硫磺回收裝置外排煙氣不合格原因分析及對策

杜紅俠(烏魯木齊石化公司煉油廠安環(huán)科, 新疆 烏魯木齊 830019)

硫磺回收裝置外排煙氣不合格原因分析及對策

杜紅俠(烏魯木齊石化公司煉油廠安環(huán)科, 新疆 烏魯木齊 830019)

本文分析了硫磺回收裝置外排煙氣SO2排放不合格的原因，并最終確定了排放超標的主要原因，提出了相應(yīng)的解決對策。

排放超標；胺液吸收；硫磺回收

石油化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，也是我國工業(yè)界的污染大戶。同時，石油化工企業(yè)也是一種安全環(huán)保要求高的企業(yè)。然而，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，含硫原油加工量和含硫天然氣處理量也相應(yīng)增加，特別是高硫原油進口的增多，原油中硫含量不斷升高，加工深度不斷深化的同時，對含硫物質(zhì)的排放的環(huán)?？刂茦藴蕝s日趨嚴格。我國對石油化工企業(yè)環(huán)境保護問題也提出了日益嚴格的要求，特別是2017年7月1日開始實行《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》特別排放限值后，對硫磺回收裝置外排煙氣二氧化硫濃度要求不大于100mg/m3。

中國石油烏魯木齊石化公司煉油升級改造項目4萬噸/年硫磺回收裝置于2011年9月破土動工，2012年10月30日建成投產(chǎn)。裝置的組成包括4萬噸/年硫磺回收裝置、300噸/時溶劑再生裝置兩部分。4萬噸/年硫磺回收裝置于2013年5月6日一次成功開車，產(chǎn)出合格硫磺成品；2013年6月5日4萬噸/年硫磺回收裝置，煙氣在線分析數(shù)據(jù)達標上傳至烏石化公司污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)及煉化企業(yè)污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)，排放煙氣中SO2濃度仍未達到國家大氣污染物排放標準(GB16297—1996)不大于960mg/m3的要求。但隨著國家的環(huán)保要求的越來越嚴，《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》中制定了更加嚴格的大氣污染物綜合排放標準，要求現(xiàn)有硫磺回收裝置外排煙氣二氧化硫不大于400mg/m3，按此標準，要求煉油廠以及硫磺回收尾氣處理裝置的總硫回收率達到99.7～99.9%。因此，外排煙氣二氧化硫的達標排放就顯得尤為重要和關(guān)鍵，必須從超標的原因著手，找到合理的解決方案，才能控制合格的排放濃度。

1 硫磺回收工藝

硫磺回收的整個工藝可分為制硫部分和尾氣處理以及硫磺成型三個部分。

(1)制硫部分工藝及其原理

高溫熱反應(yīng)：H2S+3/2O2= H2O+SO2

2H2S+SO2= 2H2O+3/2 S2

催化反應(yīng)： 2H2S+SO2=3/XSx+2H2O

在制硫燃燒爐內(nèi)，H2S被部分氧化生成SO2，未被氧化的H2S和SO2又發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S2，反應(yīng)過程中放出大量的熱，使反應(yīng)爐溫度高達1000℃以上。由于在H2S:SO2= 2:1時，H2S轉(zhuǎn)化成S2的轉(zhuǎn)化率最為理想，因此在生產(chǎn)中，要嚴格控制配風量，使H2S:SO2=2:1。

在轉(zhuǎn)化器中，由于催化劑的存在，H2S與SO2在較低的溫度下繼續(xù)發(fā)生Claus反應(yīng)生成硫磺。同時也發(fā)生COS、CS2的水解反應(yīng)和H2S與SO2的還原生成硫的反應(yīng)。

經(jīng)過燃燒反應(yīng)和催化反應(yīng)，H2S總轉(zhuǎn)化率可達94%左右。剩余的H2S、SO2及其它硫化物在尾氣處理部分進行進一步的處理。

(2)尾氣處理部分工藝及其原理 尾氣處理部分的基本原理是含一定量的H2S、SO2等硫化合物和單質(zhì)硫的Claus尾氣經(jīng)尾氣加熱器加熱后，進入加氫反應(yīng)器，在加氫催化劑的作用下，進行加氫反應(yīng)，同時發(fā)生COS、CS2的水解反應(yīng)，使SO2及COS、CS2等轉(zhuǎn)化成H2S，反應(yīng)如下：

SO2+3H2→H2S+2H2O，S8+8H2→8H2S

COS+H2O→H2S+CO2，CS2+2H2O→2H2S+CO2

高溫反應(yīng)氣體經(jīng)過冷卻后送入吸收塔，在吸收塔內(nèi)H2S被MDEA吸收固定下來，經(jīng)凈化后的尾氣含有少量的H2S，經(jīng)尾氣焚燒爐焚燒后，由煙囪排放到大氣中。

2 外排煙氣二氧化硫排放濃度超標的原因分析

(1)二氧化硫排放濃度超標的原因分析 ①制硫爐的配風量不合適。②COS、CS2的水解不完全。③瓦斯帶硫和控制閥內(nèi)漏。④MDEA溶液的吸收效果。⑤液流池蒸汽抽空器抽廢氣至尾氣焚燒爐。

(2)影響貧胺液吸收效果的因素 ①操作壓力的影響。②胺液流率的影響。③胺液質(zhì)量的影響。

3 改進措施

硫磺回收裝置是煉廠重要的環(huán)保裝置，裝置生產(chǎn)的好壞，直接關(guān)系到人們的切身利益，因此，在平時的操作中我們要做到以下方面。

①上游裝置嚴格控制酸性氣中的硫化氫含量(≮50%)，根據(jù)實際情況控制制硫爐的配風比(H2S/SO2為2∶1)，保證硫化氫轉(zhuǎn)化成硫的高轉(zhuǎn)化率，使得尾氣中各類硫化物含量達標(硫化氫在加氫反應(yīng)器前的含量≯1%)。同時控制好加氫反應(yīng)器的操作(催化劑床層溫度控制在325～345℃)，使加氫反應(yīng)溫度在催化劑的最佳活性溫度范圍內(nèi)。確保加氫反應(yīng)器出口的氫含量在1%～3%以保證過量配氫。②保證合格的貧胺液質(zhì)量，沒有“發(fā)泡”現(xiàn)象，根據(jù)尾氣量控制貧胺液流量，濃度在20%～30%，溫度在30～35℃，以達到良好的吸收效果。③針對尾氣中二氧化碳含量較高，采用對硫化氫選擇性較高，對二氧化碳選擇性較低的脫硫溶劑，確保尾氣中硫化氫的吸收效果。④將蒸汽抽空器由原有的至尾氣焚燒爐改至制硫燃燒爐，大大降低了外排煙氣二氧化硫瞬時性超標。

4 結(jié)語

通過原因分析及采取以上措施，硫磺回收裝置外排煙氣二氧化硫達標不僅要做到設(shè)備設(shè)施的完好，關(guān)鍵是控制好反應(yīng)器的床層溫度，確保床層反應(yīng)達到最佳的反應(yīng)效果，選用對硫化氫選擇性吸收效果較好的溶劑也是不可或缺的措施，外排煙氣二氧化硫由原來的800mg/m3降低至200mg/m3以下，效果明顯。

[1]陳五平.無機化工工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

[2]石油化工高等學(xué)校.石油化工高等學(xué)校學(xué)報[M].2003.3.

杜紅俠(1984-)女 ，漢，甘肅靜寧人，工程師，主要從事石油化工環(huán)保工作。