張寧峰，李歲榮，黃金剛

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

硫磺裝置為中國石油寧夏石化公司500×104t/a 煉油改造項目新建裝置，由制硫、尾氣處理、液硫脫氣和成型四部分組成。采用山東三維石化工程股份有限公司自主開發(fā)的SSR 工藝技術：制硫部分采用部分燃燒法作為主流程的二級Claus 硫回收工藝；尾氣處理部分為加氫還原吸收工藝，富胺液進入溶劑再生裝置再生后循環(huán)使用。采用制硫燃燒爐后高溫氣摻合提高反應溫度，方法簡單易行，溫度控制準確。制硫部分采用部分燃燒法，即一級高溫轉(zhuǎn)化，二級催化轉(zhuǎn)化工藝。從硫磺回收部分排出的制硫尾氣，經(jīng)過加氫還原吸收后焚燒，煙氣達標后高空排放。2017 年，國家環(huán)保部規(guī)定特別排放限值的重點控制區(qū)域硫磺回收尾氣焚燒爐SO2排放標準由960 mg/m3修改為100 mg/m3，但是當硫磺裝置原料、工藝等發(fā)生波動時也易造成尾氣中SO2超標，所以解決硫磺裝置尾氣達標穩(wěn)定排放是硫磺裝置面臨的一項迫切工作，通過對全國硫磺裝置使用的尾氣達標技術對比，結(jié)合本裝置現(xiàn)狀，提出了新建一套超重力應急堿洗系統(tǒng)，在2020 年大檢修開工后使用過程中，達到了良好的效果，保證了硫磺裝置在尾氣波動時也能夠達標排放。

1 硫磺超重力應急堿洗系統(tǒng)目的

環(huán)境保護部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015）規(guī)定：大氣污染物特別排放限值的重點控制區(qū)域硫磺回收尾氣焚燒爐SO2排放標準為100 mg/m3。此外，該標準5.4.5 條同時還提出了“酸性氣回收裝置的加工能力應保證在加工最大硫含量原油及加工裝置最大負荷下，能完全處理產(chǎn)生的酸性氣。脫硫溶劑再生系統(tǒng)、酸性水處理系統(tǒng)和硫磺回收裝置的能力配置應保證在一套硫磺回收裝置出現(xiàn)事故時不向酸性氣火炬排放酸性氣”的要求。寧夏石化公司建有一套5 000 t/a 硫磺回收裝置，其原料為清潔酸性氣和含氨酸性氣，其中清潔酸性氣中H2S 濃度為25%～64%（v/v），含氨酸性氣中H2S 濃度為20%～28%（v/v）。

目前排放尾氣SO2滿足GB31570-2015 中關于特別排放限值的重點控制區(qū)域硫磺回收尾氣焚燒爐SO2排放標準為100 mg/m3的要求。但在硫磺裝置應急情況下（當脫硫溶劑再生系統(tǒng)、酸性水處理系統(tǒng)和硫磺回收裝置出現(xiàn)故障時），無法保證酸性氣原料不經(jīng)處理直接經(jīng)由焚燒爐焚燒后排放。此外，硫磺裝置原料、工藝等發(fā)生波動時也易造成尾氣中SO2波動，也無法保證SO2穩(wěn)定達標排放。

針對以上問題，寧夏石化公司研究國內(nèi)先進技術并結(jié)合硫磺裝置現(xiàn)狀，決定采用先進合理的技術方案作為應急處置方案，新建一套硫磺裝置超重力堿洗應急系統(tǒng)，以保證硫磺裝置應急工況和工況波動時酸性氣原料和尾氣的穩(wěn)定達標排放[1]。

2 硫磺超重力應急堿洗系統(tǒng)工藝原理及流程簡述

2.1 工藝原理

堿法脫硫化氫機理如下：

pH 值較低時發(fā)生以下反應：

堿性較高時（1）式為主要反應式，堿性降低到中性甚至弱酸性時，則按（2）式發(fā)生反應，排放液為NaHS和Na2S 的混合液。

堿法脫SO2反應原理為：

副反應：

再生：

堿性較高時，（4）式為主要反應式，堿性降低到中性甚至弱酸性時，則按（5）式發(fā)生反應，排放液為Na2SO3，吸收時應盡量減少氧化副反應的進行。

2.2 工藝流程簡述

自硫磺回收裝置尾氣焚燒爐來的高溫（240 ℃）煙氣經(jīng)過引風機（3248-K-601）增壓后進入超重力脫硫機（3248-R-601）與脫硫液循環(huán)泵（3248-P-601）送來的脫硫循環(huán)液混合，完成脫除二氧化硫的過程，然后氣液混合物在超重力脫硫機中分離，飽和凈化煙氣59 ℃經(jīng)超重力機出口至高效氣液分離器（3248-S-601）脫除氣相中攜帶的游離水，7 μm 以上霧滴脫除率≮99.99%，氣液分離后的煙氣送至新增煙囪（原位更換）直排大氣，超重力機底部脫硫液自流至循環(huán)罐（3248-D-602），循環(huán)罐底部出口絕大部分液體作為循環(huán)液經(jīng)脫硫液循環(huán)泵送回超重力脫硫機，一小部分污水外排出裝置。

應急工況下，高含硫酸性氣體甩開脫硫化氫塔直接進入超重力機脫硫化氫。原兩臺超重力機為并聯(lián)，改造后原兩臺超重力機可串可并，應急工況下兩臺超重力機切換為串聯(lián)，此時吸收液切換至堿液循環(huán)系統(tǒng)，堿液中鈉離子濃度約為0.002 3 mol/g，單臺超重力機吸收液循環(huán)流量約為40 m3/h，經(jīng)超重力脫硫后出口硫化氫濃度小于0.278 mg/L。脫硫化氫后的尾氣進入焚燒爐焚燒燒后SO2濃度小于1 000 mg/m3，然后進入新加燒后尾氣脫硫系統(tǒng)，此時，打開堿液循環(huán)泵流量約20 m3/h，經(jīng)脫硫后SO2濃度可以控制在50 mg/m3以下，實現(xiàn)達標排放。本工藝流程中，原脫硫塔后并聯(lián)接兩臺超重力脫硫設備，現(xiàn)將兩臺脫硫設備改成可串可并，焚燒爐后增設超重力脫二氧化硫裝置該系統(tǒng)會產(chǎn)生兩個廢液，一股為含氨硫化鈉的廢液，一股為亞硫酸鈉廢液。應急工況采用堿洗硫化氫+堿洗二氧化硫，此時會產(chǎn)生含氨硫化鈉廢堿液，產(chǎn)生量為8～10 t/h，噴淋沖洗水補水量約1 m3/h，總鹽含量約為21%，氨含量約為12 g/L，該應急工況所產(chǎn)生的廢液量按緊急停工6 d 計算，產(chǎn)生的廢水輸送至密閉應急罐中。輸送時在輸送泵出口管路補充一定量酸液，將廢液調(diào)至酸性后泵入酸性水汽提裝置，然后將汽提出的氨和硫化氫輸送至克勞斯系統(tǒng)制硫磺。由于此應急工況酸性氣中氨氣含量較高，經(jīng)酸性氣兩級堿洗后不能有效脫除氨，此工況下操作時，超重力頂部工藝噴淋水需常開，以避免焚燒煙氣脫硫出口管路結(jié)晶堵塞以及盡量減少氨排放。應急工況下脫硫化氫廢水和脫SO2廢水混合后進入應急緩沖罐。

3 超重力堿洗在硫磺裝置試用情況

在2021 年4 月12 日、4 月14 日在尾氣沒有進超重力堿洗系統(tǒng)的情況下，試用超重力后堿洗系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)啟動超重力機3248-R-601 時（8%負荷），超重力機中的脫硫循環(huán)液被甩至尾氣進氣線，沿管線順流而下至風機3248-K-601，使得風機因葉輪堵轉(zhuǎn)而過載自停。4月15 日拆開煙氣引風機入口膨脹節(jié)，啟動風機全負荷運行，發(fā)現(xiàn)超重力機啟動時循環(huán)液還是倒流，判斷為設計缺陷。

4 月16 日10：18，后堿洗系統(tǒng)開3248-HV-6101閥、啟動3248-K-601、關3248-HV-6102 閥，進尾氣，在沒有啟動超重力機和循環(huán)液沒有建立循環(huán)的情況下運行12 min 后，10：30 手動切出，開3248-HV-6102閥、關3248-HV-6101 閥、停3248-K-601。運行期間，尾氣中SO2含量從平時的42 mg/m3降至5 mg/m3，效果顯著。

4 超重力堿洗存在的問題及解決措施

在試運行期間，發(fā)現(xiàn)啟動超重力機3248-R-601時，超重力機中的脫硫循環(huán)液被甩至尾氣進氣線，沿管線順流而下至風機3248-K-601，使得風機因葉輪堵轉(zhuǎn)而過載自停。初步判斷是設計缺陷，由于氣相管線進超重力機沒有管線坡度，所以超重力中循環(huán)液在超重力機啟動的情況下，超重力機中的填料盤在離心運動過程中，會將循環(huán)液甩至氣相管線內(nèi)，造成超重力機循環(huán)液倒流至風機的現(xiàn)象。

解決措施：聯(lián)系設計單位，出變更，進行技術改造，把煙氣引風機至超重力機的氣路管線抬高傾斜或者加彎頭或者倒U 型管，使得超重力機甩出的循環(huán)液不能倒流至煙氣引風機。改造后，將煙氣引風機至超重力機的氣路管線抬高傾斜10°，解決了循環(huán)液倒流至引風機的問題。

5 結(jié)語

超重力堿洗屬于硫磺裝置的應急系統(tǒng)，在試用過程中，硫磺裝置尾氣下降明顯，效果顯著，但超重力堿洗屬于應急設施，設備只有單臺，只有在開停工和尾氣異常排放下緊急啟用，保證硫磺裝置尾氣達標排放，所以在超重力堿洗系統(tǒng)在設備日常維護中，需要更加地用心、細心，確保設備的完好。