論硫磺回收工藝的尾氣處理技術(shù)

魏文斌　張朋崗

摘 要：近年來，我國更新了石油煉制的工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)的出爐給硫磺回收工藝的尾氣處理技術(shù)提出了更高的要求，使得石油化工企業(yè)必須對(duì)生產(chǎn)過程中硫磺回收的尾氣處理工作進(jìn)行技術(shù)性的優(yōu)化和改進(jìn)，以達(dá)到全新的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。本文以硫磺回收尾氣處理技術(shù)達(dá)標(biāo)難點(diǎn)作為切入點(diǎn)，對(duì)硫磺回收工藝的尾氣處理技術(shù)進(jìn)行集中的探討，系統(tǒng)的介紹了當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的幾種典型尾氣處理技術(shù)的適應(yīng)性和優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而在企業(yè)資本投入、統(tǒng)籌規(guī)劃的條件下，提出硫磺回收工藝尾氣處理技術(shù)的選擇建議，進(jìn)而摸索出新標(biāo)準(zhǔn)下硫磺回收工藝尾氣處理技術(shù)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：硫磺回收工藝;尾氣處理技術(shù);優(yōu)化

我國的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)在逐年升級(jí)，國家對(duì)硫磺回收工藝的尾氣處理控制要求越來越嚴(yán)苛，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略開展的雙重推進(jìn)下，全國各地已經(jīng)形成了全新的硫磺回收工藝尾氣處理回收標(biāo)準(zhǔn)。在這種新標(biāo)準(zhǔn)的背景下，企業(yè)要充分認(rèn)識(shí)到國家對(duì)控制尾氣排放的決心，要對(duì)硫磺回收工藝的尾氣處理技術(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化和改進(jìn)，企業(yè)對(duì)各種尾氣處理技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，橫向比較不同處理技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)以及與企業(yè)生產(chǎn)的匹配度，進(jìn)而選擇適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的最佳尾氣處理技術(shù)，并對(duì)處理流程進(jìn)行全面優(yōu)化，全面滿足國家對(duì)尾氣排放的全新技術(shù)要求。

1 硫磺回收工藝尾氣處理技術(shù)達(dá)標(biāo)的難點(diǎn)

首先，硫磺回收工藝對(duì)低品質(zhì)的酸性氣體處理起來難度很大。由于硫磺回收工藝尾氣中的酸性氣體來源不同，造成占比組成的差異性較大。在酸性氣體質(zhì)量較高時(shí)，H2S所占的體積分?jǐn)?shù)可以達(dá)到90%以上，CO2和CO含量較低，而相對(duì)較差的酸性氣體中，H2S所占體積分?jǐn)?shù)在50%到60%之間，煤制酸性氣體的H2S體積分?jǐn)?shù)則低至1%到30%，致使CO2和CO含量較高，在進(jìn)行尾氣處理過程中，CO2和CO含量較高的劣質(zhì)酸性氣體中的有機(jī)硫容易穿透胺液吸收單元，這樣就會(huì)造成焚燒爐中產(chǎn)生大量的SO2氣體，致使硫磺回收工藝的尾氣排放不達(dá)標(biāo)。其次，硫磺回收工藝在開工過程中，裝置在不斷升溫的過程中會(huì)出現(xiàn)催化劑硫化的現(xiàn)象，在停工期間，還會(huì)出現(xiàn)催化劑鈍化和系統(tǒng)吹硫的現(xiàn)象，致使尾氣排放難以達(dá)到國家新標(biāo)準(zhǔn)。

2 當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的硫磺回收尾氣處理技術(shù)分析

2.1 LS-De-GAS硫磺回收尾氣處理技術(shù)

LS-De-GAS是我國石化齊魯分公司研究院研發(fā)出來的硫磺回收尾氣處理專利技術(shù)，能夠有效降低硫磺回收尾氣中的SO2氣體濃度，使其達(dá)到國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)尾氣處理技術(shù)主要是利用有機(jī)硫?qū)Υ呋瘎┻M(jìn)行高效水解，以獨(dú)立再生系統(tǒng)和高效脫硫劑進(jìn)行配套輔助，進(jìn)而通過溫度控制的方式在吸收塔中進(jìn)行液硫脫氣廢氣處理。其中，液硫脫氣將凈化后的尾氣進(jìn)行巧妙處理，以充當(dāng)液硫池的鼓泡起源，返回克勞斯系統(tǒng)，有效降低公用工程消耗，且H2S排放體積分?jǐn)?shù)小于國家標(biāo)準(zhǔn)，該項(xiàng)專利技術(shù)具有成本低，無二次污染的特點(diǎn)，硫的收率可達(dá)99.99%，在煉油企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 煙氣堿洗硫磺回收尾氣處理技術(shù)

煙氣堿洗工藝目前我國已經(jīng)存在多家專利技術(shù)供應(yīng)商，其主要通過兩級(jí)克勞斯+SCOT+尾氣焚燒+鈉法煙氣脫硫等組合對(duì)硫磺回收尾氣進(jìn)行脫硫處理。該項(xiàng)工藝的主要處理流程為：硫磺回收酸性尾氣在制硫單元處理過后輸送到尾氣焚燒爐，待余熱回收完成后，煙氣在260℃的條件下進(jìn)入到換熱器中進(jìn)行換熱，當(dāng)煙氣達(dá)到200℃后在輸送至脫硫塔中。在脫硫塔中，煙氣需經(jīng)急冷洗滌降至60℃后進(jìn)入塔內(nèi)填料段進(jìn)而實(shí)現(xiàn)SO2的脫除。煙氣堿洗技術(shù)的最大特點(diǎn)就是可靠性高且適應(yīng)性極強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗波動(dòng)性，無論開工還是停工都可以在調(diào)整工藝的條件下實(shí)現(xiàn)SO2氣體的濃度控制，進(jìn)而達(dá)到尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 氨法尾氣脫硫硫磺回收尾氣處理技術(shù)

氨法尾氣脫硫工藝與煙氣堿洗工藝如出一轍，僅缺少SCOT環(huán)節(jié)，該技術(shù)的主要工藝流程為：經(jīng)兩級(jí)克勞斯流程處理后，酸性氣體還要經(jīng)過焚燒處理再進(jìn)入到脫硫塔中，煙氣在脫硫塔中與逆流的循環(huán)漿液進(jìn)行充分的接觸洗滌，同時(shí)進(jìn)行吸收和降溫處理，此過程中，SO2被循環(huán)液中的含氨吸收劑進(jìn)行充分吸收，生成一種亞硫酸銨的反應(yīng)物。在脫硫塔底部，含亞硫酸銨的液體與鼓入塔內(nèi)的空氣進(jìn)行充分的氧化反應(yīng)，生成硫酸銨，經(jīng)過氨法尾氣脫硫工藝處理后的煙氣能夠?qū)⑴欧盼矚庵械腟O2質(zhì)量濃度控制在50mg/m3以下，脫硫效率高達(dá)98%以上，該項(xiàng)技術(shù)省去了SCOT環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)成本和運(yùn)行的有效控制，但也存在易形成氣溶膠或氨逃逸的問題。

2.4 有機(jī)胺脫SO2硫磺回收尾氣處理技術(shù)

有機(jī)胺脫SO2硫磺回收尾氣處理技術(shù)也稱之為Cansolv SO2洗滌技術(shù)，是殼牌全球解決方案公司發(fā)明的專利技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的工藝流程為：硫磺回收酸性尾氣在制硫單元處理過后輸送到尾氣焚燒爐，待余熱回收完成后，煙氣在260℃的條件下進(jìn)入到換熱器中進(jìn)行換熱，當(dāng)煙氣達(dá)到200℃后在輸送至脫硫塔中。在脫硫塔中，煙氣需經(jīng)急冷洗滌降至60℃后進(jìn)入塔內(nèi)填料段進(jìn)而實(shí)現(xiàn)SO2的脫除，煙氣在脫硫塔中與逆流的循環(huán)漿液進(jìn)行充分的接觸洗滌，尾氣經(jīng)此凈化后經(jīng)煙囪排放出去，塔底酸性水經(jīng)過中和反應(yīng)處理后進(jìn)行排放。此技術(shù)還應(yīng)用到再生塔，富液換熱之后進(jìn)入再生塔，塔頂氣體經(jīng)冷卻后輸送至回流罐，而回流罐底部的酸性水則會(huì)經(jīng)過增壓泵輸送至再生塔。這種技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于不設(shè)置SCOT單元就可對(duì)所有裝置的含硫尾氣進(jìn)行統(tǒng)一處理，但操作復(fù)雜且投資較大。

2.5 超優(yōu)克勞斯+煙氣堿洗技術(shù)

超優(yōu)克勞斯技術(shù)的核心在于SO2氣體在H2S選擇性氧化之前就被還原成硫蒸氣。而企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)前我國全新尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，又在超優(yōu)克勞斯直接氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上輔以鈉法堿洗技術(shù)，進(jìn)而形成了全新的工藝組合。超優(yōu)克勞斯技術(shù)+煙氣堿洗技術(shù)就是通過克勞斯反應(yīng)、催化還原反應(yīng)以及選擇性氧化反應(yīng)三種途徑生產(chǎn)單質(zhì)硫，再對(duì)煙氣進(jìn)行一輪堿洗的尾氣處理技術(shù)，此工藝技術(shù)在有效降低尾氣除硫，實(shí)現(xiàn)99.9%以上的尾氣除硫率，且流程簡單易操作，投資和運(yùn)行成本也相對(duì)較低，同時(shí)還具備較強(qiáng)的抗原料波動(dòng)能力。但此種尾氣處理技術(shù)同樣存在一定的缺點(diǎn)，這種技術(shù)的硫回收率較低且產(chǎn)生高含鹽廢水。

3 結(jié)論

不同硫磺回收企業(yè)在企業(yè)工藝裝置配備、環(huán)保要求、酸性氣體特點(diǎn)不同的條件下，采用的尾氣處理技術(shù)推薦為：

當(dāng)企業(yè)已經(jīng)擁有多套硫磺回收裝置的條件下，可應(yīng)用LS-De-GAS作為尾氣處理技術(shù)來解決SO2氣體排放達(dá)標(biāo)的問題，特別是全加氫煉油廠，采用LS-De-GAS技術(shù)可有效降低投資及運(yùn)行成本，對(duì)處理高品質(zhì)酸性氣體具有較高的效率，且不產(chǎn)生二次污染。這類企業(yè)在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)可增設(shè)一套煙氣堿法脫硫，進(jìn)而提升企業(yè)開停工的適應(yīng)性，還能夠增強(qiáng)低品質(zhì)酸性氣體處理。

對(duì)于硫磺回收尾氣CO2含量較高，需要考慮含硫氣體綜合治理的企業(yè)可以考慮除去SCOT環(huán)節(jié)的氨法脫硫技術(shù)或有機(jī)胺法脫硫技術(shù)，如果企業(yè)的硫磺回收并不受到廢水排放的限制，則可以選擇超優(yōu)克勞斯+煙氣堿洗技術(shù)的尾氣處理技術(shù)。

縱觀五種硫磺回收尾氣處理技術(shù)，煙氣堿洗技術(shù)具有最好的達(dá)標(biāo)效果，但其投資和運(yùn)行的成本也較高，現(xiàn)階段僅適用于其他尾氣回收技術(shù)的輔助技術(shù)，進(jìn)行尾氣處理補(bǔ)充，若企業(yè)僅有一套硫磺回收工藝配置，且能夠接受含鹽廢水的條件下，煙氣堿洗技術(shù)是最佳的選擇，其適應(yīng)性和可靠性是企業(yè)的不二選擇。

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