濕法制酸工藝尾氣SO2超標技術改造方案研究

李 杰

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

目前，傳統煤化工企業向新型煤化工企業轉型，苯加氫、航天爐加壓煤制氣工藝迅速發展，H2S酸性氣體的產生量大大增加[1-2]，因此，對H2S酸性氣體進行治理并加以回收利用，既能綜合資源利用，又能減少大氣污染。我公司采用濕法制酸工藝吸收H2S酸性氣體，但是，隨著環保形勢越來越嚴峻，裝置排空尾氣SO2污染物排放濃度超出國家最低排放要求，為此，我公司對其進行技術改造，新增加一臺脫硫塔和一臺雙氧水貯槽及吸收配套系統，尾氣經脫硫塔吸收處理后，目前能滿足國家環保達標排放要求。

1 濕法制酸工藝

酸性H2S氣體經回收后，送入燃燒爐燃燒，硫化氫燃燒后生成二氧化硫。該氣體經過反應器催化劑床層后，二氧化硫被氧化成三氧化硫。含三氧化硫的工藝氣再進入冷凝器，硫酸(98%)直接從工藝氣中冷凝下來作為產品酸。工藝氣經過兩次反應、兩次冷凝后尾氣排空。

2 生產運行情況

根據原料煤質的區別，煤中的硫含量不確定，導致酸性氣組分和流量發生變化，組分組成如表1。

表1 酸性氣情況表

2015年12月～2016年2月進行了單機試車和水聯動運轉；2016年4月進行了7臺風機試運轉；隨后，車間安排了試生產方案的編制，并及時安排職工進行了充分的學習，直到2017年3月7日，裝置開始烘爐升溫，待系統運轉穩定，3月18日正式接低甲酸性氣和高閃酸性氣試車，于2017年3月20日產出合格的濃硫酸(93%)，約18.3 t。試運行期間系統各項工藝指標穩定，各設備運轉正常。

產品指標見第77頁表2。

排空尾氣污染物質量濃度ρ(SO2)≤189 mg/m3、ρ(酸霧H2SO4)≤5 mg/m3滿足原設計ρ(SO2)≤200 mg/m3、ρ(酸霧H2SO4)≤5 mg/m3的排放要求。自2017年以來，環保形勢日益嚴峻，太原市屬于“2+26”環境治理重點監管城市，根據環境保護部公告(2018年第9號)要求，硫回收尾氣應達到《石油煉制工業污染物排放標準》GB31570-2015規定的大氣污染物特別排放限制：ρ(SO2)≤100 mg/m3、ρ(硫酸霧)≤5 mg/m3，基準含氧量為3%的大氣污染物基準排放濃度，因此，必須對濕法制酸工藝尾氣進行技術改造，達到環保最新排放指標要求。

表2 產品指標

3 技術改造方案

目前，煙氣脫硫技術有很多種，按脫硫劑形態可分為干法、半干法和濕法三大類；按照氣體凈化原理分為吸收法、吸附法和催化轉化法等。干法大多體積龐大、投資及運行費用較高。濕法相對較為簡單，多通過堿性脫硫劑來吸收煙氣中的SO2。目前常用的濕法脫硫工藝有氨法、鈉堿法、氧化鋅法、離子液法、石灰石-石膏法、氧化鎂法和雙氧水法等。在考慮煙氣特點、尾氣排放指標的控制、SO2回收利用以及其他工序的特性等情況后，擬選擇的煙氣處理工藝為雙氧水法脫硫工藝。

雙氧水法脫硫工藝，設置脫硫塔，采用含低濃度雙氧水溶液的循環液循環吸收煙氣中的二氧化硫，雙氧水脫硫后，尾氣二氧化硫脫除率達96%以上，ρ(二氧化硫)≤50 mg/m3；副產物為25%～30%的稀硫酸，可回用。其化學反應方程式為式(1)。

(1)

硫回收裝置尾氣風機出口含SO2的尾氣由脫硫塔下部進入塔體，氣體進入填料層，填料層上有來自于頂部的含有雙氧水的循環液噴淋液，并在填料上形成一層液膜，氣體流經填料空隙時，與填料液膜接觸并進行氧化反應，經塔頂除霧器收集后，經煙囪放空。少量循環液經還原劑裝置后回到凝液系統。

由雙氧水裝置輸送來的27.5%工業級雙氧水進入雙氧水貯槽，再由雙氧水泵連續補充至脫硫塔，以維持脫硫液中雙氧水含量。

4 新增設備清單

新增設備清單見表3，主要設備見表4。

表3 新增設備清單

表4 主要設備一覽表

5 技術改造費用

土建施工費用30萬元，其余EPC費用160萬元，費用合計190萬元。

6 結論

目前，濕法制酸裝置正常生產運行，產出尾氣經脫硫塔吸收處理后，排放尾氣中ρ(SO2)≤50 mg/m3，滿足國家現行環保排放指標ρ(SO2)≤100 mg/m3的排放要求。