硫磺回收装置尾气处理方法讨论

摘 要：简介了用于硫磺回收装置尾气处理的各类工艺，对各类处理工艺的特点进行了分析。在此基础上对氧化镁脱硫用于硫磺回收尾气处理的方法进行探讨，介绍了其基本原理，分析了其优缺点和可行性。

关键词：硫磺回收;尾气处理;镁法脱硫;二氧化硫

随着近年来环境形势的日益严峻和人们环保意识的增强，我国对各类大气污染物的排放标准日益严格，对硫磺回收装置尾气的排放要求也相应提高，进一步推动了硫磺回收装置尾气处理工艺的发展。以下在简要介绍各种尾气处理工艺的基础上，重点对镁法脱硫用于硫磺回收尾气处理的方法进行讨论。

1 尾气处理工艺

目前多数硫磺回收装置采用的是克劳斯工艺，受反应温度下化学反应平衡的限制，单级克劳斯反应的硫回收率最高只能达到97%左右，即便采用多级克劳斯工艺，其尾气也需经过处理后方能符合排放标准。现有的尾气处理工艺可分为低温克劳斯工艺、选择性催化氧化工艺、还原吸收工艺和氧化吸收工艺四类[1]。

1.1 低温克劳斯工艺

低温克劳斯主要包括干床亚露点工艺和液相亚露点工艺两种[2]，前者在固体催化剂上，于低于硫露点的温度下进行反应，由于反应生成的液硫会沉积在催化剂上，故转化反应器需周期性地再生、切换使用;后者在略高于硫熔点的温度条件下，在加有特殊催化劑的有机溶剂中进行反应。处理量较小时可以采用此类工艺。

1.2 选择性催化氧化工艺

选择性催化氧化工艺适合于处理H2S浓度较低（5%v）的酸性气，因此可以用来处理常规克劳斯硫磺回收装置的尾气。该过程发生的主要反应为：

代表性工艺有Selectox工艺、Clinsulf-Do工艺、Super claus技术。现阶段大部分选择性催化氧化工艺均为国外引进，鲜有我国自主发明的工艺，导致建设投资较高。

1.3 还原吸收工艺

还原吸收工艺利用氢气和专用催化剂将硫磺回收尾气中的单质元素硫、SO2、COS和CS2等还原或水解为H2S，利用醇胺溶液进行吸收，吸收液经再生后循环使用，再生出的H2S则继续作为制硫原料使用。代表性工艺包括SCOT工艺、RAR工艺、山东三维石化工程股份有限公司具有自主知识产权的SSR工艺。

1.4 氧化吸收工艺

氧化吸收工艺先将过程尾气焚烧，使尾气中的含硫化合物全部氧化为SO2，然后通过化学吸收，常见的方法包括焦亚硫酸纳（Wellmann-Lord）法、梓檬酸盐法、磷酸钠（LabSorb、Aquaclaus）法和有机胺（Consolv）法等。近年来，在电力、冶炼和锅炉尾气处理领域，采用氨法、离子液体和金属氢氧化物作为吸收剂的工艺层出不穷，这些方法同样可用于硫磺装置尾气的处理。

2 镁法脱硫技术

镁法脱硫技术是以氧化镁作为脱硫剂的湿法脱硫方式，作为一项在锅炉烟气脱硫（FGD）领域普遍采用的技术，在硫磺回收尾气处理方面却鲜见报道。

2.1 工艺方法

氧化镁的脱硫机理为碱性氧化物与水反应生成氢氧化物，再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，反应生成亚硫酸镁和硫酸镁。按照副产品的利用方式不同，镁法脱硫技术可分为抛弃法、再生法和回收法三类[3]。抛弃法镁法脱硫工艺是将副产亚硫酸镁浆液氧化成硫酸镁，降低COD后抛弃。含有硫酸镁的溶液大量排入海水中，虽不会对生态环境造成明显破坏，但浪费了镁资源;再生法将吸收副产的亚硫酸镁浆液脱水、干燥，进行焙烧，产生MgO和SO2。其中SO2经除尘后可用于制造硫酸，而再生的MgO可重新循环用于脱硫;回收法将吸收浆液中的MgSO3充气氧化成溶解态的MgSO4，然后进行浓缩提纯得到MgSO4*7H2O;或者直接利用吸收浆液制取MgSO3，这种方法的关键在于阻止MgSO3被氧化。

2.2 技术特点

美国和日本自上世纪70年代，就已开始使用镁法烟气脱硫技术，经过长时间的技术积累和工程应用，此项技术已非常成熟，并且在不断改进、提高和完善。该技术具有脱硫效率高、副产物可回收利用、原料丰富易得的特点，被广泛应用于电力行业燃煤锅炉尾气处理过程。镁法脱硫工艺投资少、吸收剂用量少、占地面积相对较小，脱硫效率可达95%以上，被誉为经济合理、环境友好、资源节约、产品市场广阔的工艺方法[4]。

3 镁法脱硫用于硫磺尾气处理的可行性分析

我国拥有丰富的镁质源，储量占世界第二位，主要产地为：辽宁、山东、四川和内蒙等地。我国镁资源品质优良、价格低廉，为镁法脱硫技术推广提供了可靠的保证;采用镁法脱硫技术副产的硫酸镁、亚硫酸镁用途广泛，前者可作为化肥、工业用途，后者则可用于造纸行业。

2015年7月1日实施的GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》中要求新建硫磺回收装置SO2排放浓度为400mg/m3，特定地区100mg/m3，目前硫磺回收装置采用的尾气处理工艺可将尾气SO2排放降至50-100 mg/Nm3，而镁法脱硫技术可将排放浓度降至50mg/Nm3甚至更低水平。随着环保法规的日益严格，当排放限值进一步降低时，现有技术将很难达到排放标准，届时镁法的优势将更为突出。

镁法脱硫技术脱硫效率高，原料来源便捷，在电力、冶炼和硫酸行业积累了大量的工程经验。电力行业烟气和与焚烧氧化后的硫磺装置尾气在成份上具有相似性，且硫磺尾气比电厂烟气成分更加简单，含尘量低，含水量高。电厂烟气在脱硫的同时还需要脱硝，而在正常操作工况下处理硫磺装置尾气时，仅有二氧化硫需要脱除。因此，将镁法脱硫工艺用于硫磺装置尾气的处理从原理上是可行的。

4 结语

我国对工业污染物的排放要求日益严格，硫磺回收装置尾气处理工艺也有待改进。目前，传统的还原吸收工艺仍是硫磺尾气处理的主流技术，将镁法脱硫技术用于硫磺装置尾气处理，尚有很多内容有待研究和探索，一方面要在新建装置上进行工业试验;另一方面需要对现有的还原吸收工艺进行改造，在工艺设备改动尽量小的情况下，使已经采用还原吸收工艺的装置能够改用镁法脱硫技术。作为一种绿色、环保、高效的SO2减排技术，镁法脱硫技术具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]张黎，肖鸿亮.SSR硫磺回收尾气处理工艺及其应用[J].石油与天然气化工，2014，43（5）：478-482.

[2]陈赓良.克劳斯法硫磺回收工艺技术发展评述[J].天然气与石油，2013，31（4）：23-28.

[3]郭如新.镁法烟气脱硫研究进展[J].硫磷设计与粉体工程，2009（3）：10-14.

[4]郭如新.镁法烟气脱硫技术国内应用与研发近况[J].硫磷设计与粉体工程，2010（3）：16-20.

作者简介：

高扬（1987- ），男，山东省青岛市人，硕士，工程师，主要从事石油化工装置工艺设计工作。