硫磺回收裝置煙氣脫硫堿洗工藝的對比淺析

徐東

【摘? 要】對能夠滿足煉油廠現有硫磺回收裝置煙氣脫硫的幾種堿洗工藝技術：動力波堿洗工藝技術、SWSR工藝技術、MDS脫硫技術進行對比分析。結合某企業硫磺裝置的運行狀況、現場空間及硫磺裝置脫硫工藝技術比選原則，適合采用MDS脫硫工藝技術。

【關鍵詞】SO₂排放限值 脫硫堿洗工藝 動力波堿洗技術 MDS脫硫技術 SWSR技術

1.技術背景介紹

隨著我國工業經濟的快速發展，為社會帶來了巨大的經濟利益的同時，也排出了大量 有害廢氣，不但污染了環境，也給人們的生活和身體帶來了嚴重的危害。近幾年霧霾天氣的不斷增多，PM2.5指數高居不下，人們更關注環保問題。2015年，國家修訂頒布了《石油煉制工業污染物排放標準》GB31570-2015和《石油化學工業污染物排放標準》GB31571-2015，提高環保控制指標，將酸性氣回收裝置SO₂的濃度由≯960mg/m³調整至≯400mg/m³。2019年政府部門下發《打贏藍天保衛戰三年行動方案（2018-2020年）的通知》，深化工業污染治理，持續推進工業污染源全面達標排放，按照國家部署和相關規范將煙氣在線監測數據作為執法依據，加大超標處罰和聯合懲戒力度，未達標排放的企業一律依法停產整治。推進實行特別排放限值，2019年某企業所在地區全市新、改、擴建項目執行特別排放限值，2020年起全面執行特別排放限值。其中要求硫磺裝置煙氣中SO₂ 的濃度≯100mg/m³。

某企業在運兩套硫磺裝置，處理能力分別為4萬噸/年及5萬噸/年，硫磺裝置處理后的凈化尾氣進行熱焚燒，焚燒后的煙氣經過廢熱鍋爐高空排放。高空排放的煙氣主要成分為N₂、O₂、H₂O、SO₂、CO₂等。裝置按煙氣中SO₂的濃度≯400mg/m³設計，經生產精細化控制，正常生產工況SO₂的濃度≯100mg/m³，滿足限值排放要求，但在旁路工況及停車吹硫工況下，煙氣中SO₂的濃度遠大于標準要求，因此必須對硫磺裝置進行煙氣排放達標升級改造。

煙氣脫硫工藝技術主要有：堿洗工藝、氨法工藝、技術離子液工藝、絡合鐵工藝等，每個工藝技術都存在優缺點，其中堿洗工藝和氨法工藝是近幾年應用較多的脫硫技術。堿洗工藝脫硫效果好，工藝流程短，沒有廢固產生，但會產生含鹽廢水;氨法工藝技術用于鍋爐尾氣較多，但針對煉廠硫磺回收裝置尾氣中SO₂含量較高的特點，還存在難度，工藝流程較長，產生硫酸銨副產品，設備腐蝕較嚴重。通過對脫硫工藝技術的對比，堿洗工藝技術比較適合現有硫磺裝置煙氣脫硫改造。

2.堿洗工藝技術

堿洗工藝是以 NaOH溶液為脫硫劑，脫除煙氣中的SO₂酸性氣體，反應機理是 SO₂、水和NaOH 溶液發生酸堿中和反應，最終把SO₂轉化為硫酸鈉，通過廢水排放到污水處理廠。進來的高溫煙氣先與凈化后的低溫煙氣換熱，把低溫煙氣加熱到 170 ℃以上通過煙囪高空排放，高溫煙氣中的SO₂在堿洗設備內與堿液反應，生成的含鹽堿液經循環泵返回至堿洗設備內循環使用，循環液通過注入堿液來調節PH值，從而使反應在最佳的工藝條件下完成，堿洗設備底部通過少量連續排放廢水控制液位。

目前常用的堿洗工藝技術有動力波堿洗技術、MDS機脫硫技術、SWSR技術，這三種技術在硫磺裝置煙氣治理上都有應用。

（1）動力波堿洗工藝技術

動力波堿洗工藝是美國杜邦公司開發的專有工藝技術。該技術是利用動力波洗滌系統脫除氣相中的SO₂酸性氣體。該工藝核心設備為專用逆噴嘴，流程為煙氣垂直進入逆噴進料管的頂部，與通過大口徑噴頭噴出的堿液進行逆向接觸，吸收二氧化硫。接觸后的堿液進入分離器底部，吸收后的煙氣進入雙層折流板除霧器，除去夾帶的液滴，通過煙氣換熱器換熱后進入煙囪排放。動力波堿洗技術工藝具有工藝成熟、流程簡單、占地面積少、脫出SO2 效果好，易操作等優點。在操作過程中有少量含鹽污水連續排放。該技術已在某石化企業27萬噸/年硫磺回收裝置應用，在開停工工況及正常生產工況均能滿足要求指標要求。

（2）SWSR工藝技術

SWSR工藝技術是用山東三維石化工程股份有限公司自主研發的克勞斯與煙氣脫硫組合工藝技術，是克勞斯工藝與鈉濕法硫磺煙氣脫硫技術優化組合形成的硫磺尾氣處理工藝，主要流程為煙氣與排放尾氣換熱后，降至約150℃，送至堿洗脫硫塔處理。在堿洗塔入口處有一段較長的煙道，除鹽水通過噴嘴霧化后，與進口的尾氣同方向接觸，使尾氣中的水分達到飽和，同時溫度急冷至 60℃。吸收劑經脫硫液循環泵進入堿洗塔內的吸收段，循環液在噴嘴作用下形成霧滴，與煙氣充分接觸吸收。部分霧滴團聚成液滴沉降落到塔釜，剩余部分霧滴被尾氣包裹，進入下一級，再次與相應的霧滴充分接觸，帶過來的部分霧滴由于碰撞等原因形成液滴，落入塔釜，而尾氣再次包裹新一級的霧滴和上一級的部分霧滴進入下一級。直到離開最后一級進入除霧段。在除霧段內，霧滴團聚為液滴落入塔釜，除霧后的凈化尾氣經尾氣換熱器與尾氣換熱升溫后，通過原有煙囪排入大氣。產生的少量的廢鹽水排入污水處理場。該技術已在某煉化企業18萬噸/年硫磺回收裝置應用，正常生產工況能夠滿足環保要求。

（3）MDS 脫硫技術

超重力機脫硫技術是北京博大全恒科技有限公司擁有的專有技術，該技術是利用離心力來強化氣-液傳質和混合過程的新型設備，增大液體相對速度和相間接觸面積，克服液體表面張力，極大強化了傳遞過程。煙氣進入多尺度脫硫機的殼側腔體，通過轉子填料，在眾多孔道的填料中與堿液產生流動接觸，被填料分割成小的氣泡;同時堿液由多尺度強化脫硫機的中心進入填料內，由于多尺度強化脫硫機的填料是旋轉的，堿液在離心力的作用下，在填料內由中心向外流動，極大的剪切力將堿液撕碎成微米至納米級的液膜、液滴和液絲，產生巨大的和快速更新的相界面，效率高于傳統堿洗塔，同時多尺度脫硫機設備體積小于傳統脫硫塔。該技術在某煉化企業1+3萬噸硫磺回收裝置應用，在開停工工況及正常生產工況均能滿足要求指標要求。

3.脫硫堿洗工藝技術選擇

動力波堿洗工藝技術參與兩級逆噴，正常工況下開啟一級逆噴，在其它高含SO₂工況下開啟二級逆噴，從而保證脫除SO₂效果，但動力波堿洗工藝技術投資額相對較高，主要是含有專有技術服務費，且系統壓降較大，需要增設煙氣風機。

SWSR工藝技術在堿洗塔內采用四層噴淋來脫除SO₂，這種工藝技術由于受到煙氣流場不均勻的影響，脫除SO₂效果一般，適用于SO₂濃度在2000mg/Nm³ 以下的工況，對于波動較大的工況更難以適應。

MDS脫硫技術其傳質效率是傳統氣液接觸技術（各式塔）的數倍，特別適合傳統技術無法克服的、受傳質過程控制的場合。超重力技術煙氣脫硫吸收反應速率快，反應吸收過程是毫秒級的，對于開停工過程，操作波動產生的高硫煙氣，可以在秒級時間內迅速響應調節合格，適合硫磺裝置任何操作工況下，都能實現達標排放。具有傳統設備所不具有的超低壓降，體積小、重量輕、能耗低、易運轉、易維修等特點不需要增設煙氣風機，投資額相對較低。

4結論

結合企業硫磺裝置的運行狀況、現場空間及硫磺裝置脫硫工藝技術比選原則，綜合考慮對原有裝置的影響、是否產生二次污染、結合原有裝置的外在環境（地域面積）、投資、成本、技術成熟度等因素，MDS脫硫工藝能較好地滿足硫磺回收裝置SO₂達標排放改造項目要求。

參考文獻：

[1]《石油煉制工業污染物排放標準》GB31570-2015

[2]《石油化學工業污染物排放標準》GB31571-2015