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        硫磺回收裝置尾氣SO2超低排放技術(shù)改造措施

        2021-06-23 04:18:18李國(guó)強(qiáng)王洋洋李歲榮
        石油化工應(yīng)用 2021年5期
        關(guān)鍵詞:硫磺尾氣重力

        陳 程,李國(guó)強(qiáng),王洋洋,李歲榮

        (中國(guó)石油寧夏石化公司,寧夏銀川 750021)

        寧夏石化公司硫磺回收裝置采用部分燃燒法的二級(jí)克勞斯制硫工藝,尾氣處理部分采用加氫還原吸收工藝,酸性氣體經(jīng)過(guò)制硫爐及兩級(jí)催化反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化后,經(jīng)加氫還原吸收后進(jìn)尾氣焚燒爐焚燒后高空排放。2015 年對(duì)硫磺裝置進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)改造升級(jí),應(yīng)用先進(jìn)控制系統(tǒng)對(duì)比值分析儀進(jìn)行了優(yōu)化控制,應(yīng)用北京化工大學(xué)的超重力技術(shù)對(duì)尾氣吸收進(jìn)行了強(qiáng)化,改造后硫磺裝置尾氣由500~700 mg/m3降低至300~500 mg/m3,隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的普遍增強(qiáng)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,2015 年國(guó)家發(fā)布《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB31570-2015,要求已建硫磺裝置2017 年7 月1 日后尾氣排放指標(biāo)由960 mg/m3降低至100 mg/m3。為滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn),寧夏石化硫磺裝置必須尋求新的技術(shù)路線對(duì)硫磺裝置進(jìn)行新一輪技術(shù)改造。

        1 技術(shù)改造前裝置存在的主要問(wèn)題

        (1)硫磺裝置的進(jìn)料為清潔酸性氣和含氨酸性氣,其中清潔酸性氣來(lái)源于溶劑再生裝置,溶劑再生裝置溶劑供全廠相關(guān)裝置使用,循環(huán)量90 t/h,供催化、柴加、汽加等上游裝置的干氣和氫氣的硫化氫脫除,上游裝置干氣中CO2含量較高,特別是催化裝置干氣CO2含量達(dá)5.2%(體積分?jǐn)?shù)),溶劑系統(tǒng)使用的溶劑為星光寶億公司生產(chǎn)的XG-04 脫硫溶劑,主要成分MDEA,此溶劑的選擇性較差,在吸收H2S 的同時(shí),CO2的共吸率高達(dá)80%。大量的CO2吸入溶劑后,經(jīng)溶劑再生裝置汽提后通過(guò)清潔酸性氣進(jìn)入硫磺裝置,在制硫爐焚燒過(guò)程中,生成羰基硫,經(jīng)兩級(jí)制硫反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器后部分羰基硫無(wú)法水解為H2S,無(wú)法通過(guò)尾氣吸收塔和超重力裝置吸收處理,有機(jī)硫在硫磺尾氣SO2排放中的貢獻(xiàn)率達(dá)到60%以上,造成尾氣SO2偏高。

        (2)尾氣吸收塔和硫磺超重力系統(tǒng)與全廠溶劑系統(tǒng)共用溶劑,此溶劑選擇性相對(duì)較差,且因上游裝置來(lái)富溶劑易帶油及其他雜質(zhì),對(duì)溶劑造成污染,長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中溶劑品質(zhì)逐漸變差。硫磺超重力系統(tǒng)尾氣進(jìn)氣H2S 含量低,系統(tǒng)壓力15~20 kPa,在超重力系統(tǒng)低壓力運(yùn)行環(huán)境下,溶劑對(duì)低濃度H2S 的吸收明顯變差,因此全廠溶劑系統(tǒng)提供的溶劑無(wú)法滿足硫磺尾氣超低排放的需求。

        2 主要技術(shù)改造措施

        2.1 新加水解反應(yīng)器

        在加氫反應(yīng)器后新加硫磺水解反應(yīng)器,進(jìn)一步將尾氣中的有機(jī)硫進(jìn)行水解。新裝水解催化劑為中國(guó)石油西南研究院研發(fā)的CT6-11,裝填量4 t,水解反應(yīng)器入口溫度控制260 ℃,水解反應(yīng)器前設(shè)置低溫?zé)崴畵Q熱器E-206,確保過(guò)程氣進(jìn)入水解反應(yīng)器前溫度達(dá)到260 ℃。水解反應(yīng)器投用后,其出口尾氣COS 由0.006 2%下降至0.000 4%,CS2由0.000 58%下降至0.000 35%,水解反應(yīng)器出口有機(jī)硫含量0.000 75%,有機(jī)硫水解率88%(見表1,圖1,圖2)。

        圖1 水解反應(yīng)器出入口氣體COS 含量比對(duì)

        圖2 水解反應(yīng)器出入口氣體CS2 含量比對(duì)

        表1 水解反應(yīng)器出、入口氣體相關(guān)組分分析數(shù)據(jù)

        2.2 新增硫磺獨(dú)立溶劑再生單元

        為提高超低壓力和H2S 濃度下,硫磺超重力系統(tǒng)對(duì)尾氣H2S 吸收的能力,為硫磺裝置新建一套獨(dú)立溶劑再生裝置,專門供硫磺尾氣吸收單元使用。本裝置采用常規(guī)蒸汽汽提再生工藝,再生塔采用MSR 高效散堆填料,再生塔底重沸器熱源采用0.35 MPa 蒸汽。選擇陶氏化學(xué)研發(fā)的新型復(fù)合型甲基二乙醇胺(MDEA)溶劑作為脫硫劑,工藝先進(jìn)可靠,技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行。獨(dú)立溶劑系統(tǒng)投用后控制較高的溶劑濃度(38%)和超低的溶劑貧度(貧液中H2S 濃度<0.001%),實(shí)現(xiàn)了超低壓力下對(duì)低濃度H2S 的吸收,將尾氣H2S 含量由0.001 7%降至0.000 8%,經(jīng)尾氣焚燒爐后硫磺尾氣SO2實(shí)現(xiàn)30~50 mg/m3的超低排放(見圖3)。

        圖3 技術(shù)改造前后硫磺尾氣SO2 比對(duì)

        3 結(jié)論

        2017 年實(shí)施新排放標(biāo)準(zhǔn)后,為滿足硫磺尾氣SO2100 mg/m3的超低排放標(biāo)準(zhǔn),對(duì)寧夏石化公司硫磺回收裝置現(xiàn)狀問(wèn)題進(jìn)行深入分析,認(rèn)為加氫后尾氣有機(jī)硫含量高以及硫磺超重力系統(tǒng)吸收能力受限是造成尾氣SO2排放偏高的主要原因,利用2017 年裝置大檢修機(jī)會(huì),對(duì)硫磺裝置進(jìn)行技術(shù)改造,新加硫磺水解反應(yīng)器,進(jìn)一步降低加氫后尾氣有機(jī)硫含量,同時(shí)新建一套獨(dú)立溶劑再生裝置專門為硫磺超重力系統(tǒng)供應(yīng)溶劑,提高超重力系統(tǒng)尾氣H2S 吸收能力,通過(guò)這兩項(xiàng)技術(shù)改造措施的實(shí)施,寧夏石化硫磺回收裝置尾氣SO2由改造前的300~500 mg/m3降至30~50 mg/m3,滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB31570-2015,實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

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