探析CTS工藝在硫磺裝置尾氣排放升級改造

李鵬

摘? 要：針對在硫磺回收及尾氣處理裝置中，排放煙氣的? ? ? 質量濃度高于GB31570-2015排放標準問題，通過對尾氣達標工藝諸多方案的對比，采用塔內鼓氣氧化技術作為污水氧化單元工藝，噴射文丘里濕氣洗滌技術作為煙氣脫硫單元工藝，對硫磺回收裝置進行改造。

關鍵詞：硫磺回收裝置;堿洗技術;脫硫;升級改造

一、CTS硫回收工藝概述

CTS硫回收工藝是一種基于絡合鐵催化氧化原理的濕法酸性氣脫硫化氫工藝，它可以用來處理任何一種含有硫化氫的氣體，例如酸性水汽提氣、胺再生酸性氣、低溫甲醇洗酸性氣、克勞斯尾氣、天然氣、伴生氣、煉廠氣、燃料氣、沼氣、合成氣、焦爐氣、生物氣等。

美景公司的CTS硫回收工藝采用創新設計，能夠大幅度節省建設投資，縮短設計周期和建造周期，運行也更加穩定可靠。CTS硫回收工藝采用液相催化劑在常溫下直接將H2S轉化成單質硫，然后用空氣將催化劑再生，實現催化劑的循環使用，可以實現99.9% 以上的H2S去除率，凈化尾氣中H2S濃度小于10ppm，還具有操作彈性大、開工周期長，以及操作條件溫和等優點，尤其適合于中小型硫磺回收裝置。

二、硫磺回收工藝技術

1.工藝技術

含H2S酸性氣體的處理，工業生產中多采用固定床催化氧化工藝、液相直接氧化工藝和生物脫硫及硫回收工藝。

（1）固定床催化氧化工藝

代表性的工藝是Claus工藝。常規Claus工藝的特點是流程簡單、設備少、占地面積小、投資省、回收硫磺純度高。在常規的Claus硫磺回收工藝基礎上又發展為多種工藝，主要有：SCOT工藝、Super-Claus工藝、CLINSULF工藝、MCRC工藝等。

（2）液相直接氧化工藝

有代表性的液相直接氧化工藝主要有：ADA法和改良ADA法脫硫、栲膠法脫硫、氨水液相催化法脫硫等。液相直接氧化工藝適用于硫磺的“粗脫”，如果要求高的硫回收率和達到排放標準的尾氣，宜采用固定床催化氧化工藝或生物法硫回收工藝。

（3）生物脫硫及硫回收工藝

有代表性的工藝是Shell-Paques工藝。該工藝具有流程簡單，操作彈性大，占地面積小，安全可靠等特點，對于低濃度低總硫的裝置，由于其一次投入、操作成本和能耗都比較低，不失為一種非常好的選擇。

2.選擇工藝技術的原則

硫磺回收裝置作為大型化工生產裝置的環保治理裝置，在選擇工藝技術時必須考慮：

（1）采用該技術處理后的氣體完全滿足國家和地方相應排放標準;

（2）裝置運行必須可靠（包括穩定性、可操作性、安全性）;

（3）裝置投資、運行綜合費用低。

3.工藝技術的選擇

綜合考慮，CTS工藝雖然連續投資消耗較高，但其凈化尾氣含H2S低，總硫回收率可達99.8%以上，對克勞斯裝置適應能力強，操作靈活，操作彈性大，是目前世界上裝置建設較多、發展速度較快，將規模和環境效益與投資效果結合的較好的一種硫回收工藝。

4.裝置運行連鎖優化

在裝置實際運行中，由于克勞斯風機故障導致克勞爐連鎖停車，如按正常點爐流程回復克勞斯爐生產，花費時間較長，對點爐配風有嚴格要求，不好操作。故增加增加熱啟動程序，便于及時恢復生產。通過通入氮氣保護酸性氣入口導葉，取得了良好的效果，在經過多次驗證后，發現酸氣入口導葉得到了良好的保護，入口導葉在多次使用后，僅僅是表面油漆剝落，證明酸性氣導流葉片回火問題解決。

各聯合裝置硫封在運行過程中能夠基本滿足硫磺單元的運行要求，但在運行過程中也暴露出了大型硫封的一些問題，即硫封在開工時容易發生堵塞問題。在裝置運行過程中三級硫封由于所過液硫流量最少，也發生過硫封堵塞現象。

通過對開工時硫封堵塞現象的觀察，發現堵塞部位在硫封底部，對堵塞介質取樣，發現大部分是凝固的液硫，且中間夾雜黑色顆粒物，說明液硫中含有雜質，但主要原因是硫封熱負荷不足，液硫流動性變差，造成硫封堵塞。

三、裝置尾氣排放不達標問題的出現及原因分析

1. H2S/SO2比例分析儀故障

H2S/SO2比例分析儀曾于5月份出現故障經更換配件后投用正常，6月開始出現失靈及反應滯后問題，專業維護人員未及時處理好，正在分析處理仲。H2S/SO2比例分析儀在硫磺回收裝置的操作中，對氣風比調節非常重要。根據工藝反應原理，為了使硫磺回收裝置處于最佳工藝條件，必須使過程氣中硫化氫和二氧化硫的摩爾比為2∶1，而要達到這個條件，就必須嚴格控制進入燃燒爐內的氣風比，否則不但降低硫收率，還會使尾氣中SO2含量增加，甚至超標。H2S/SO2比例分析儀故障使收裝置日常操作缺乏準確的指導，生產無法達到最佳狀態，嚴重時會影響硫磺尾氣的達標排放。

2.燃燒爐爐膛溫度熱偶故障

硫磺回收裝置燃燒爐2支常規爐膛溫度熱偶故障中（新熱偶正在采購），無法正常顯示燃燒爐爐膛溫度。僅存的一個紅外線爐膛溫度熱偶由于指示偏差較大（誤差在300℃左右），給燃燒爐正常配風操作帶來較大難度，難以達到理想的操作狀態，也影響到尾氣的達標排放。

3.胺液質量不好，吸收效果差

硫磺尾氣脫硫效果差，分析發現尾氣吸收塔出口總硫在3000 mg/m3左右。裝置實際運行中貧胺液H2S含量達到2 g/L以上并且貧胺液溫度較高（50℃以上），而設計要求貧胺液中H2S含量不大于1g/L，溫度不大于40℃。貧胺液質量不是很理想，影響硫磺尾氣的吸收效果，可能導致尾氣排放不達標。

2.4 催化劑活性影響

硫磺回收裝置本周期已開工20個月，轉化器床層溫升在50℃左右，較開工初期有所降低，雖然可滿足生產要求，但催化劑活性是否影響尾氣達標排放，還有待于前3個影響因素解決后進一步判定。

四、硫磺回收裝置工藝優化

1.配風比控制

酸性氣的流動以及質量若無法精確的得到控制，會直接出現硫磺回收裝置的自動空置率很低;且若使用傳統的手工控制配風量，也會造成非常嚴重的調控滯后問題。因此可以降低酸性氣進料的一部分，以此來降低裝置中的負荷波動，確保硫磺回收裝置可以平穩正常的運行;采用高科技技術研制的酸性氣組分在線分析儀，實現對酸性氣的精確控制，以此來體提升裝置自動化控制率。

2.催化劑床層溫升控制

硫磺回收裝置中重點要設計合理的催化劑床層大的溫度。而當硫磺裝置的溫度發生了很大的波動，就要快速的進行維護確保每個反應器入口都可以維持穩定的溫度，防止出現催化劑受到溫度的影響導致活性降低，并出現其它的副作用，導致尾氣SO2排放超出標準。

3.溶劑循環量及質量控制

尾氣處理中，常用的吸收技術是加氫操作，或應用優良質量的貧胺液也可以降低尾氣中SO2的排放，例復合型MDEA溶劑就可以通過化學反應將尾氣中含有的SO2消耗掉，使得尾氣排放達到標準。硫磺回收裝置尾氣處理環節，胺液會直接受到上游的限制，這就會造成胺液循環量一直都處于比較高的比例，無法達到非常好的回收效果。由此可知在設計時要增加一個獨立的胺液再生裝置系統，從而不斷地提高胺液的質量。

結語

對硫磺回收裝置采取提高硫磺回收率，增加尾氣單元加氫反應效果，提高溶劑對尾氣里的H2S吸收效果，避免酸性水水汽提塔和溶劑再生塔超負荷運行等措施后，硫磺回收尾氣排放中二氧化硫及氮氧化物濃度最終達標。

參考文獻

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