硫磺回收装置外排烟气不合格原因分析及对策

2017-03-03杜红侠乌鲁木齐石化公司炼油厂安环科新疆乌鲁木齐830019

化工管理 2017年4期

关键词：外排硫磺硫化氢

杜红侠(乌鲁木齐石化公司炼油厂安环科, 新疆乌鲁木齐 830019)

杜红侠(乌鲁木齐石化公司炼油厂安环科, 新疆乌鲁木齐 830019)

本文分析了硫磺回收装置外排烟气SO2排放不合格的原因，并最终确定了排放超标的主要原因，提出了相应的解决对策。

排放超标；胺液吸收；硫磺回收

石油化工行业是我国国民经济的支柱产业，也是我国工业界的污染大户。同时，石油化工企业也是一种安全环保要求高的企业。然而，随着国民经济的发展，含硫原油加工量和含硫天然气处理量也相应增加，特别是高硫原油进口的增多，原油中硫含量不断升高，加工深度不断深化的同时，对含硫物质的排放的环保控制标准却日趋严格。我国对石油化工企业环境保护问题也提出了日益严格的要求，特别是2017年7月1日开始实行《石油炼制工业污染物排放标准》特别排放限值后，对硫磺回收装置外排烟气二氧化硫浓度要求不大于100mg/m3。

中国石油乌鲁木齐石化公司炼油升级改造项目4万吨/年硫磺回收装置于2011年9月破土动工，2012年10月30日建成投产。装置的组成包括4万吨/年硫磺回收装置、300吨/时溶剂再生装置两部分。4万吨/年硫磺回收装置于2013年5月6日一次成功开车，产出合格硫磺成品；2013年6月5日4万吨/年硫磺回收装置，烟气在线分析数据达标上传至乌石化公司污染源在线监控系统及炼化企业污染源在线监控系统，排放烟气中SO2浓度仍未达到国家大气污染物排放标准(GB16297—1996)不大于960mg/m3的要求。但随着国家的环保要求的越来越严，《石油炼制工业污染物排放标准》中制定了更加严格的大气污染物综合排放标准，要求现有硫磺回收装置外排烟气二氧化硫不大于400mg/m3，按此标准，要求炼油厂以及硫磺回收尾气处理装置的总硫回收率达到99.7～99.9%。因此，外排烟气二氧化硫的达标排放就显得尤为重要和关键，必须从超标的原因着手，找到合理的解决方案，才能控制合格的排放浓度。

1 硫磺回收工艺

硫磺回收的整个工艺可分为制硫部分和尾气处理以及硫磺成型三个部分。

(1)制硫部分工艺及其原理

高温热反应：H2S+3/2O2= H2O+SO2

2H2S+SO2= 2H2O+3/2 S2

催化反应： 2H2S+SO2=3/XSx+2H2O

在制硫燃烧炉内，H2S被部分氧化生成SO2，未被氧化的H2S和SO2又发生氧化还原反应生成S2，反应过程中放出大量的热，使反应炉温度高达1000℃以上。由于在H2S:SO2= 2:1时，H2S转化成S2的转化率最为理想，因此在生产中，要严格控制配风量，使H2S:SO2=2:1。

在转化器中，由于催化剂的存在，H2S与SO2在较低的温度下继续发生Claus反应生成硫磺。同时也发生COS、CS2的水解反应和H2S与SO2的还原生成硫的反应。

经过燃烧反应和催化反应，H2S总转化率可达94%左右。剩余的H2S、SO2及其它硫化物在尾气处理部分进行进一步的处理。

(2)尾气处理部分工艺及其原理尾气处理部分的基本原理是含一定量的H2S、SO2等硫化合物和单质硫的Claus尾气经尾气加热器加热后，进入加氢反应器，在加氢催化剂的作用下，进行加氢反应，同时发生COS、CS2的水解反应，使SO2及COS、CS2等转化成H2S，反应如下：

SO2+3H2→H2S+2H2O，S8+8H2→8H2S

COS+H2O→H2S+CO2，CS2+2H2O→2H2S+CO2

高温反应气体经过冷却后送入吸收塔，在吸收塔内H2S被MDEA吸收固定下来，经净化后的尾气含有少量的H2S，经尾气焚烧炉焚烧后，由烟囱排放到大气中。

2 外排烟气二氧化硫排放浓度超标的原因分析

(1)二氧化硫排放浓度超标的原因分析 ①制硫炉的配风量不合适。②COS、CS2的水解不完全。③瓦斯带硫和控制阀内漏。④MDEA溶液的吸收效果。⑤液流池蒸汽抽空器抽废气至尾气焚烧炉。

(2)影响贫胺液吸收效果的因素 ①操作压力的影响。②胺液流率的影响。③胺液质量的影响。

3 改进措施

硫磺回收装置是炼厂重要的环保装置，装置生产的好坏，直接关系到人们的切身利益，因此，在平时的操作中我们要做到以下方面。

①上游装置严格控制酸性气中的硫化氢含量(≮50%)，根据实际情况控制制硫炉的配风比(H2S/SO2为2∶1)，保证硫化氢转化成硫的高转化率，使得尾气中各类硫化物含量达标(硫化氢在加氢反应器前的含量≯1%)。同时控制好加氢反应器的操作(催化剂床层温度控制在325～345℃)，使加氢反应温度在催化剂的最佳活性温度范围内。确保加氢反应器出口的氢含量在1%～3%以保证过量配氢。②保证合格的贫胺液质量，没有“发泡”现象，根据尾气量控制贫胺液流量，浓度在20%～30%，温度在30～35℃，以达到良好的吸收效果。③针对尾气中二氧化碳含量较高，采用对硫化氢选择性较高，对二氧化碳选择性较低的脱硫溶剂，确保尾气中硫化氢的吸收效果。④将蒸汽抽空器由原有的至尾气焚烧炉改至制硫燃烧炉，大大降低了外排烟气二氧化硫瞬时性超标。