硫回收装置尾气达标排放新技术的应用

摘  要：采用单碱法工艺净化硫回收装置尾气，从脱硫系统工艺的组成，脱硫反应原理、以及系统投料试车关键步骤方面详细介绍了尾气处理新技术。该处理技术工艺路线实施简单，投资低、可靠性高、简单经济，脱硫后硫磺尾气排放SO2含量低于50mg/m3，满足安全、环保、工业卫生要求。

关键词：硫回收;达标排放;尾气

随着全球原油加工能力的不断扩大及油品的趋于重质化、含硫量增加，与之对应的硫回收装置也不断增多。含硫原油中的硫在加工过程中会转化成H2S，工业上一般将是H2S转化为硫磺或硫酸产品，受反应温度下化学平衡的限制，硫回收装置的回收率一般在97%左右[1]。

在改进硫回收工艺方面，提高回收率、降低加工成本，需要开发新型催化剂，改进贫酸性气、含氨酸性气制硫和富氧氧化硫回收工艺等，中石油西南油气田公司天然气研究院研制的三叶草型加氢水解催化剂，加氢水解活性优于国内同类催化剂水平[2]。在改进尾气处理技术上，主要包括催化氧化技术、低温劳斯技术和还原吸收技术。这几种工艺技术都取得了很大进步，壳牌国际石油集团研发的SCOT工艺，硫回收率高达99.8%[3]。炼化企业普遍采用克劳斯制硫磺的方法，将含H2S的酸性气转化成为硫磺，并对尾气进一步净化，使硫化氢含量降至10-50ppm，实现达标排放，以满足当前严格的环境和生态保护要求。

某石化公司硫回收装置对尾气达标排放项目进行了改造，焚烧炉出口硫磺尾气新增脱硫装置，保证脱硫后硫磺尾气排放SO2含量低于50mg/m3，且保证烟囱的露点腐蚀在可控温度内，尾气达标排放新技术符合安全、环保、工业卫生要求。

1脱硫系统工艺

脱硫系统主要由烟风系统、吸收塔系统、脱硫剂供给系统、废水回流系统、工艺水系统等组成。

1.1 烟风系统

烟道挡板门采用气动调节门，烟道内硫磺尾气流速≤15m/s，烟道钢板厚度≥4mm，外部采用80mm硅酸铝保温。补偿器在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。所有补偿器的设计保证能承受系统最大设计正压/负压再加1000Pa余量的压力，烟道上的补偿器采用316L材质。

1.2 吸收塔系统

吸收塔吸收是硫磺尾气脱硫系统的核心，主要包括吸收塔、浆液喷嘴、除雾器（含反冲洗）和浆液循环泵等设施、设备。在吸收塔内，硫磺尾气中的S02被脱硫剂浆液洗涤并与浆液中的脱硫浆液发生反应，最终生成以Na2SO3为主的溶液，循环泵将吸收塔下部浆液槽中的浆液反复循环送入吸收塔喷淋层进行喷淋，以提高吸收反应效率和吸收剂的利用率。经反应后，达到一定浓度的Na2SO3、Na2SO4浆液由输送泵输送到脱硫系统集中处理。

1.3 废水回流系统

将脱硫产生的Na2SO3、NaHSO3浆液由输送泵输送到脱硫系统处理。系统主要设备有回流泵2台，回流管道设置一台流量计，回流管道采用316L材质。

1.4 工艺水系统

就近引一路工艺水对脱硫塔除雾器进行冲洗，除雾器冲洗采用气动控制;就近引一路工艺水到脱硫塔进口烟道对脱硫进口硫磺尾气降温的同时，对脱硫塔进行补水。

2脱硫反应原理说明

新技术采用单碱法工艺，利用NaOH去除硫磺尾气中SO2，生成的Na2SO3浆液输送到脱硫装置处理。同时利用低温硫磺尾气对脱硫进口尾气进行降温，低温硫磺尾气温度升高后进入直排烟囱与脱硫后硫磺尾气汇合，提高脱硫出口硫磺尾气温度，保证脱硫出口不会出现“白烟”现象。

反应方程式如下：

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）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应：

式（3）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应;

式（4）为溶液pH值较低（5-9）时的主反应。

3 脱硫系统投料试车关键步骤

3.1建立稳定的吸收和降温循环系统

水联动试车完成，脱硫塔内部清理干净后先，向脱硫塔内部注液，建立液位。建立进口降温循环，建立吸收循环，当吸收塔移位3m，且当主机烟风系统启动时，按程序启动一台吸收循环泵，建立吸收循环。

3.2 硫磺尾气导入脱硫塔

当主机烟风系统启动时，启动一台吸收循环泵和降温循环泵，建立吸收、降温循环。启动换热器，先缓慢打开冷介质进出口阀门后，再缓慢打开热介质进出口阀门，均应缓慢升压升温，密切观察脱硫塔及烟道上各点温度和压力的变化。注意脱硫塔及地坑液位变化，确保液位稳定。根据硫磺尾气量、硫磺尾气中SO2的浓度、脫硫效率保证值，初步确定脱硫剂氢氧化钠加入的流量以及另外两台吸收循环泵的启停。

3.3 投料运行

运行期间，脱硫塔本身保证的脱硫效率为大于95%。脱硫塔PH一般控制在6.0～8.0之间，脱硫剂的加入量可根据PH计进行调整。在正常生产期间控制脱硫塔浆液比重小于1.2。如果吸收塔内溶液比重上升，吸收泵电流上升，属于正常波动。如果吸收塔内溶液比重相对稳定，吸收泵电流和流量出现下降，可判断管道堵塞。若处理后仍不能消除吸收泵电流和流量下降的问题，可判断为吸收段喷头有堵塞情况，需及时处理。

结论

在硫回收装置焚烧炉出口硫磺尾气新上脱硫装置，采用单碱法工艺，利用NaOH去除硫磺尾气中SO2，生成的Na2SO3浆液输送到脱硫装置处理。严格根据投料试车的关键步骤操作，脱硫出口不会出现“白烟”现象，尾气排放SO2含量低于50mg/m3，且烟囱的露点腐蚀在可控温度内，符合安全、环保、工业卫生要求。

参考文献

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

[2]刘宗社，何金龙，温崇荣 硫回收尾气加氢水解催化剂CT6-10的研究  2011年全国气体净化技术交流会论文集 117-120

[3]刘泼 硫回收及尾气处理工艺综述 硫磷设计与粉体工程 2007年第6期 9-12

作者：侯庆波，淄博鑫泰石化有限公司，本科学历，工程师，化学工程与工艺专业。