液硫脫氣及廢氣處理新工藝的應用

徐 嘉

（昆明蘭德設計有限公司，云南昆明 650041）

隨著我國大氣環境的不斷惡化，已經對人們的生活造成了嚴重的影響，為此，我國已經制定出了有效的治理措施，對大氣污染物的排放標準也做出了明確的規定。國家為了更好的控制SO2氣體的排放量，提出了相關的配方標準。針對目前的天然氣企業來說，為了保障煙氣裝置滿足國家隊煙氣的排放要求，必須進行全面升級改造，加強硫磺裝置的優化效果，實現良好的液硫脫氣和廢氣凈化處理，通過高耐氧低溫加氫催化劑，更換高效脫硫劑，從而有效地降低二氧化硫氣體的排放濃度，降低二氧化硫對大氣環境造成的污染。

1 液硫脫氣新工藝的基本原理

在克勞斯反應生成的液硫過程中，主要是由于其中含有一部分二氧化硫和硫化氫等氣體，并且液硫中也會含有部分硫化氫氣體，會產生大量的多硫化氫氣體以及聯多硫酸，硫化氫在液硫中存在的形勢會隨著溫度的升高而降低，但是，如果多硫化氫氣體則會隨著溫度的升高而加快，因此，總的來說硫化氫在液硫中的含量會隨著溫度的升高而增多，對于液硫中含有的二氧化硫而言，比較容易被精華，并且含量也比較少。由于硫化氫在液硫中以物理溶解形勢存在，但是多硫化氫的比較難以脫除，因此，為了更好地進行多硫化氫的去除，可以采取液硫脫氣和廢氣處理的新工藝，通過鼓泡法進行脫除，該方法的主要原理是對液硫進行氣體注入，然后進行汽提，采用汽提氣體對克勞斯裝置進行尾氣的凈化。

鼓泡法液硫脫氣具體操作內容如下：①對液硫進行溫度處理，將液硫的溫度降到139℃以下，然后便于脫硫操作，實現更好的硫化氫物質的分解效果。②在進行液硫脫氣過程中，要確保液硫能夠足夠久的停留在脫氣池內，確保脫離完全。③利用攪拌設備將液硫進行快速攪拌，加快硫化氫的脫除實現多硫化氫分解效果，加快反應生產硫化氫從而脫除。④通過對液硫進行通氣，然后進行汽提，通入的氣體主要為空氣、氮氣以及凈化尾氣等。液硫池設有液硫脫氣泵，可以利用脫氣泵反復循環的噴灑液硫，通過這樣的循環也能夠實現部分硫化氫物質的脫除效果，此外，還應該向硫化池內通過硫化氫含量較少的倜然，能夠有效地降低硫化氫的分壓，從而加快液硫中的脫除效果。在采用氣體進行通氣汽提時，要確保將脫除的廢氣妥善處理，增加了設備的能耗。合理地利用尾氣處理裝置對凈化尾氣進行處理，彌補了液硫脫氣新工藝的缺陷，從而簡化了液硫脫氣及廢氣的新工藝，實現提起進入加氫反應器內處理效果。

除鼓泡法外，噴射脫硫方式也具有比較優秀的脫硫效果。噴射脫硫的液硫池作為液硫脫氣存儲設備被劃分為脫氣區和存儲區，兩區之間由隔墻分離，隔墻與內壁之間留有一定的空隙，供液硫從脫氣區進入存儲區。液硫池脫氣區中設置有熱交換器、緩沖罐、藥劑注射口、中間泵、進料泵和至少一個噴射器。液硫經中間泵抽出送至熱交換器，降溫后進入緩沖罐，經進料泵的噴射器以高速射出，在脫氣區中形成強力攪拌，從而在離心力的作用下使硫化氫析出。在液硫池中，為了保證硫化氫的順利析出，需要工作人員用蒸汽加熱、調節循環水溫度、調節循環水流量等方式保證池中溫度不低于液硫的凝固溫度，使液硫在適當的溫度內進行硫化氫的析出，保證析出效率。為了避免有限空間內硫化氫濃度達到爆炸極限，液硫池上方需要設置抽空器和煙囪，抽空器負責將液硫池上方的硫化氫與空氣混合氣體抽出送至后續的加氫反應器、氨液吸收、尾氣焚燒爐進行一系列的凈化處理，煙囪負責引導空氣進入液硫池上方與硫化氫混合，對液硫池上方的氣相空間形成吹掃，以保證液硫池的工作環境安全。藥劑注射口是輔助液硫脫除硫化氫的藥物加注位置，多設置在緩沖罐上，目的在于深度脫除硫化氫，這樣就能夠在液硫進入噴射器前與液硫混合，在脫氣區中借助高速噴射形成的強攪拌力、離心力迫使更多的硫化氫析出。

2 液硫脫氣及廢氣處理創新工藝

在開展液硫脫氣和廢氣的處理新工藝時，目前主要利用鼓泡脫氣工藝，采用鼓泡脫氣時所采用的氣體為吸收塔頂凈化的尾氣，通過將凈化尾氣導入到液硫池內，能夠實現對液硫脫氣進行汽提操作，然后更好地進行鼓泡脫氣，通過這種方式，能夠脫除液硫中少量的硫化氫。在液硫脫氣過程中，對含有硫化氫以及硫蒸氣的氣體進行處理時，通過將這些氣體和尾氣充分混合，并通過加熱后注入加氫反應器中，在加氫催化劑的作用下，實現良好的轉化，然后對轉化后的硫化氫氣體進行迅速冷卻處理，并進行氨液吸收、氨液再生等環節，讓生成的酸性氣體再次回到熱反應區域進行回收處理硫元素，最后將凈化后的尾氣進行有效處理，通常將尾氣入住焚燒爐內進行焚燒處理，從而滿足排放標準。

液硫脫硫工藝流程見圖1。

圖1 液硫脫硫工藝流程圖

采用這種創新的液硫脫氣及廢氣處理工藝，能夠有效地解決硫磺裝置排除的氣體污染現象，提高液硫脫氣及廢氣處理效果，并且降低企業的成本，具有操作簡便，費用低的特點，同時對環境保護具有重要意義。

3 液硫脫氣及廢氣處理新工藝的主要特點

1）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術在降低液硫中的二氧化硫時，能夠穩定地將液硫中含有的二氧化硫和硫化氫含量降到國家排放標準范圍內，二氧化硫的濃度保持在100mg/m3范圍內，同時也實現了世界前沿水平的標準，符合當前我國對環境保護的新要求。

2）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術的應用主要是采用脫氣鼓泡法，而且汽提的起源采用的是凈化尾氣，能夠有效地節約能源，在滿足液硫脫氣和廢氣處理效果的基礎上，不需要增加額外的物料投入，極大程度地降低了液硫脫氣及廢氣處理的成本，降低能源的消耗。

3）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術在進行液硫中硫化氫的脫除時，也能夠滿足國家規定的10×10-6的指標，對液硫存儲、運輸以及加工環節產生的安全問題進行處理，加強現場異味的治理，具備良好的環保效益。

4）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術能夠實現有效的低溫耐氧高水熱穩定性特點，同時，對液硫脫氣及廢氣進行加氫催化劑處理，能夠有效地降低加氫反應器入口的溫度，確保氣體的溫度低于220℃，降低了能源消耗，并且也能夠滿足液硫脫氣及廢氣處理中含氧和高水含氧量的要求，在液硫脫氣及廢氣中可以直接注入到加氫反應器中，通過加氫將廢氣轉化為硫化氫氣體，并且直接返回制硫區域，對硫元素進行處理，避免了廢氣進入焚燒爐產生的一系列影響。

5）在采用高效脫硫溶劑進行液硫脫氣及廢氣處理時，能夠有效地對氣體的硫化氫含量進行凈化處理，降低硫化氫的含量至50mg/m3左右。滿足了國家對新尾氣排放制定的標準，同時，要求尾氣吸收塔出口處的硫化氫含量滿足排放標準。

6）脫氣后的液硫如有所需可以實現更安全的硫磺回收，經酸性氣體反應爐、硫冷器、反應器后，在沒有外供氫源的情況下可通過控制當量燃燒、加熱加氫尾氣的方式產生氫氣，實現硫磺回收。這種硫磺回收方式降低了對外供氫源的依賴，降低了對空氣的使用量，可以有效實現設備尺寸、管線直徑的縮減，節約廢棄物處理成本。

7）加氫反應器中，液硫脫氣所產生的廢氣代替了加熱爐中所需的空氣，有效降低了加氫反應器中的用氫量和用氧量，避免了氧氣對于反應器中催化劑的影響，延長了加氫催化劑的使用壽命和活性。

4 結語

我國針對大氣污染成分提出了具體的排放標準。在大氣污染中，硫化氫和多硫化氫等氣體的污染比較嚴重，因此，天然氣企業積極優化了液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術，以降低氣體的排放濃度，滿足國家對硫化物的排放要求，改善大氣環境，實現了天然氣企業的可持續發展，對我國環境保護起到了重要作用。