硫回收裝置尾氣達標排放新技術的應用

摘? 要：采用單堿法工藝凈化硫回收裝置尾氣，從脫硫系統(tǒng)工藝的組成，脫硫反應原理、以及系統(tǒng)投料試車關鍵步驟方面詳細介紹了尾氣處理新技術。該處理技術工藝路線實施簡單，投資低、可靠性高、簡單經(jīng)濟，脫硫后硫磺尾氣排放SO2含量低于50mg/m3，滿足安全、環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生要求。

關鍵詞：硫回收;達標排放;尾氣

隨著全球原油加工能力的不斷擴大及油品的趨于重質化、含硫量增加，與之對應的硫回收裝置也不斷增多。含硫原油中的硫在加工過程中會轉化成H2S，工業(yè)上一般將是H2S轉化為硫磺或硫酸產(chǎn)品，受反應溫度下化學平衡的限制，硫回收裝置的回收率一般在97%左右[1]。

在改進硫回收工藝方面，提高回收率、降低加工成本，需要開發(fā)新型催化劑，改進貧酸性氣、含氨酸性氣制硫和富氧氧化硫回收工藝等，中石油西南油氣田公司天然氣研究院研制的三葉草型加氫水解催化劑，加氫水解活性優(yōu)于國內同類催化劑水平[2]。在改進尾氣處理技術上，主要包括催化氧化技術、低溫勞斯技術和還原吸收技術。這幾種工藝技術都取得了很大進步，殼牌國際石油集團研發(fā)的SCOT工藝，硫回收率高達99.8%[3]。煉化企業(yè)普遍采用克勞斯制硫磺的方法，將含H2S的酸性氣轉化成為硫磺，并對尾氣進一步凈化，使硫化氫含量降至10-50ppm，實現(xiàn)達標排放，以滿足當前嚴格的環(huán)境和生態(tài)保護要求。

某石化公司硫回收裝置對尾氣達標排放項目進行了改造，焚燒爐出口硫磺尾氣新增脫硫裝置，保證脫硫后硫磺尾氣排放SO2含量低于50mg/m3，且保證煙囪的露點腐蝕在可控溫度內，尾氣達標排放新技術符合安全、環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生要求。

1脫硫系統(tǒng)工藝

脫硫系統(tǒng)主要由煙風系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、脫硫劑供給系統(tǒng)、廢水回流系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等組成。

1.1 煙風系統(tǒng)

煙道擋板門采用氣動調節(jié)門，煙道內硫磺尾氣流速≤15m/s，煙道鋼板厚度≥4mm，外部采用80mm硅酸鋁保溫。補償器在所有運行和事故條件下都能吸收全部連接設備和煙道的軸向和徑向位移。所有補償器的設計保證能承受系統(tǒng)最大設計正壓/負壓再加1000Pa余量的壓力，煙道上的補償器采用316L材質。

1.2 吸收塔系統(tǒng)

吸收塔吸收是硫磺尾氣脫硫系統(tǒng)的核心，主要包括吸收塔、漿液噴嘴、除霧器（含反沖洗）和漿液循環(huán)泵等設施、設備。在吸收塔內，硫磺尾氣中的S02被脫硫劑漿液洗滌并與漿液中的脫硫漿液發(fā)生反應，最終生成以Na2SO3為主的溶液，循環(huán)泵將吸收塔下部漿液槽中的漿液反復循環(huán)送入吸收塔噴淋層進行噴淋，以提高吸收反應效率和吸收劑的利用率。經(jīng)反應后，達到一定濃度的Na2SO3、Na2SO4漿液由輸送泵輸送到脫硫系統(tǒng)集中處理。

1.3 廢水回流系統(tǒng)

將脫硫產(chǎn)生的Na2SO3、NaHSO3漿液由輸送泵輸送到脫硫系統(tǒng)處理。系統(tǒng)主要設備有回流泵2臺，回流管道設置一臺流量計，回流管道采用316L材質。

1.4 工藝水系統(tǒng)

就近引一路工藝水對脫硫塔除霧器進行沖洗，除霧器沖洗采用氣動控制;就近引一路工藝水到脫硫塔進口煙道對脫硫進口硫磺尾氣降溫的同時，對脫硫塔進行補水。

2脫硫反應原理說明

新技術采用單堿法工藝，利用NaOH去除硫磺尾氣中SO2，生成的Na2SO3漿液輸送到脫硫裝置處理。同時利用低溫硫磺尾氣對脫硫進口尾氣進行降溫，低溫硫磺尾氣溫度升高后進入直排煙囪與脫硫后硫磺尾氣匯合，提高脫硫出口硫磺尾氣溫度，保證脫硫出口不會出現(xiàn)“白煙”現(xiàn)象。

反應方程式如下：

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O （1）

Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2↑（2）

2 NaOH +SO2=Na2SO3+H2O （3）

Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 （4）

其中：式（1）（2）為啟動階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應：

式（3）為再生液pH值較高時（高于9時），溶液吸收SO2的主反應;

式（4）為溶液pH值較低（5-9）時的主反應。

3 脫硫系統(tǒng)投料試車關鍵步驟

3.1建立穩(wěn)定的吸收和降溫循環(huán)系統(tǒng)

水聯(lián)動試車完成，脫硫塔內部清理干凈后先，向脫硫塔內部注液，建立液位。建立進口降溫循環(huán)，建立吸收循環(huán)，當吸收塔移位3m，且當主機煙風系統(tǒng)啟動時，按程序啟動一臺吸收循環(huán)泵，建立吸收循環(huán)。

3.2 硫磺尾氣導入脫硫塔

當主機煙風系統(tǒng)啟動時，啟動一臺吸收循環(huán)泵和降溫循環(huán)泵，建立吸收、降溫循環(huán)。啟動換熱器，先緩慢打開冷介質進出口閥門后，再緩慢打開熱介質進出口閥門，均應緩慢升壓升溫，密切觀察脫硫塔及煙道上各點溫度和壓力的變化。注意脫硫塔及地坑液位變化，確保液位穩(wěn)定。根據(jù)硫磺尾氣量、硫磺尾氣中SO2的濃度、脫硫效率保證值，初步確定脫硫劑氫氧化鈉加入的流量以及另外兩臺吸收循環(huán)泵的啟停。

3.3 投料運行

運行期間，脫硫塔本身保證的脫硫效率為大于95%。脫硫塔PH一般控制在6.0～8.0之間，脫硫劑的加入量可根據(jù)PH計進行調整。在正常生產(chǎn)期間控制脫硫塔漿液比重小于1.2。如果吸收塔內溶液比重上升，吸收泵電流上升，屬于正常波動。如果吸收塔內溶液比重相對穩(wěn)定，吸收泵電流和流量出現(xiàn)下降，可判斷管道堵塞。若處理后仍不能消除吸收泵電流和流量下降的問題，可判斷為吸收段噴頭有堵塞情況，需及時處理。

結論

在硫回收裝置焚燒爐出口硫磺尾氣新上脫硫裝置，采用單堿法工藝，利用NaOH去除硫磺尾氣中SO2，生成的Na2SO3漿液輸送到脫硫裝置處理。嚴格根據(jù)投料試車的關鍵步驟操作，脫硫出口不會出現(xiàn)“白煙”現(xiàn)象，尾氣排放SO2含量低于50mg/m3，且煙囪的露點腐蝕在可控溫度內，符合安全、環(huán)保、工業(yè)衛(wèi)生要求。

參考文獻

[1]Tops?e H，Clausen B S. Active site and support effects in hydrodesulfurization catalysts[J].Applied Catalysis，1986，26：273-293

[2]劉宗社，何金龍，溫崇榮 硫回收尾氣加氫水解催化劑CT6-10的研究? 2011年全國氣體凈化技術交流會論文集 117-120

[3]劉潑 硫回收及尾氣處理工藝綜述 硫磷設計與粉體工程 2007年第6期 9-12

作者：侯慶波，淄博鑫泰石化有限公司，本科學歷，工程師，化學工程與工藝專業(yè)。