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(biāo)的主要原因，提出了相應(yīng)的解決對策。

排放超標(biāo)；胺液吸收；硫磺回收

石油化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是我國工業(yè)界的污染大戶。同時(shí)，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(jì)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(jìn)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(shí)，對含硫物質(zhì)的排放的環(huán)?？刂茦?biāo)準(zhǔn)卻日趨嚴(yán)格。我國對石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)問題也提出了日益嚴(yán)格的要求，特別是2017年7月1日開始實(shí)行《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》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(xiàng)目4萬噸/年硫磺回收裝置于2011年9月破土動(dòng)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(shí)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(dá)標(biāo)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(dá)到國家大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(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(yán)，《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中制定了更加嚴(yán)格的大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，要求煉油廠以及硫磺回收尾氣處理裝置的總硫回收率達(dá)到99.7～99.9%。因此，外排煙氣二氧化硫的達(dá)標(biāo)排放就顯得尤為重要和關(guān)鍵，必須從超標(biāo)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(gè)工藝可分為制硫部分和尾氣處理以及硫磺成型三個(gè)部分。

(1)制硫部分工藝及其原理

高溫?zé)岱磻?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(dá)1000℃以上。由于在H2S:SO2= 2:1時(shí)，H2S轉(zhuǎn)化成S2的轉(zhuǎn)化率最為理想，因此在生產(chǎn)中，要嚴(yán)格控制配風(fēng)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(shí)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(dá)94%左右。剩余的H2S、SO2及其它硫化物在尾氣處理部分進(jìn)行進(jìn)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(jìn)入加氫反應(yīng)器，在加氫催化劑的作用下，進(jìn)行加氫反應(yīng)，同時(shí)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(biāo)的原因分析

(1)二氧化硫排放濃度超標(biāo)的原因分析 ①制硫爐的配風(fēng)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(jìn)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(shí)的操作中我們要做到以下方面。

①上游裝置嚴(yán)格控制酸性氣中的硫化氫含量(≮50%)，根據(jù)實(shí)際情況控制制硫爐的配風(fēng)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(dá)標(biāo)(硫化氫在加氫反應(yīng)器前的含量≯1%)。同時(shí)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(dá)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(shí)性超標(biāo)。

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(dá)標(biāo)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(dá)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(jī)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(bào)[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。