降低硫磺回收烟气中SO2含量的措施

2017-03-31刘亮亮成江峰

硫酸工业 2017年1期

关键词：胺液焚烧炉硫磺

刘亮亮，成江峰

(中国化工油气中心华星石化有限公司，山东东营 257335)

降低硫磺回收烟气中SO2含量的措施

刘亮亮，成江峰

(中国化工油气中心华星石化有限公司，山东东营 257335)

硫磺回收液硫废气二氧化硫

华星石化有限公司50 kt/a硫磺回收装置采用2级转化Claus制硫工艺，尾气处理采用SSR工艺，将处理后的净化尾气热焚烧，尾气焚烧炉出口设置蒸汽过热器，烟气取热后自高空排放。

1 烟气二氧化硫排放现状

50 kt/a硫磺装置烟气SO2排放质量浓度设计值为960 mg/m3，目前实际值在300～400 mg/m3，国家环保部于2015年4月16日颁布的GB 31570— 2015《石油炼制工业污染物排放标准》规定:酸性气回收装置二氧化硫排放极限400 mg/m3，特别地区排放极限值100 mg/m3。比起该标准，华星石化有限公司烟气随时可能超标。因此，降低硫回收装置的二氧化硫排放迫在眉睫。

2 影响烟气SO2排放浓度的因素

2.1 吸收后的净化尾气

净化尾气是硫磺回收装置排放的二氧化硫主要来源，占排放量的60%左右，净化尾气中主要含硫物质为H2S，其次是有机硫。影响原料气中硫含量的因素很多，如:原料气中过多的烃类、氨和CO2等，都会影响硫回收装置的每个环节。因此Claus反应时需要在反应炉中保证烃类、氨等杂质分解。硫磺回收中CO2的负面影响很大，而且该影响常被低估。CO2在反应炉中参与多种副反应，主要是生成COS和CS2，从而增加水解的负担，在吸收工序影响脱硫效果。据分析，酸性气中φ(CO2)超过40%，烟气中SO2将大幅增加。

2.2 液硫池废气进入尾气焚烧炉

液硫池中H2S的存在形式包括H2S和H2Sx。H2Sx在液硫中的溶解度远高于H2S。反应方程式如下:

溶解于液硫中的H2S易脱除，如式(2)。H2Sx分解为H2S的反应较慢，如式(1)。影响H2Sx分解反应的因素有催化剂、温度、停留时间、H2S分压和传质系数等。若在液硫中加入催化剂，如NH3等，可加速H2Sx的分解，但会对环境造成危害。若硫磺规模较大，增加液硫的停留时间会加大硫池的容积，使得投资和占地失去竞争力。因此常用的液硫脱气技术包括增加液硫冷却器，降低H2Sx在液硫中的溶解度。加强机械搅动及采用不含硫气体汽提，提高液硫脱气传质系数，降低液硫气相中H2S的分压，促使H2Sx分解为H2S。

通常采用循环脱气法脱气后，液硫中φ(H2S)≤0.005%。硫池上方的含硫气体通过蒸汽抽空器送至尾气焚烧炉，尾气中的硫化物在焚烧炉内燃烧后转化为SO2，造成焚烧烟气中ρ(SO2)增加100～200 mg/m3。为满足烟气SO2排放指标，需对现有液硫脱气工艺进行优化。

2.3 溶剂吸收效果

MDEA溶液是目前主流吸收剂，其吸收效果受吸收温度、吸收压力、溶液贫度、溶液浓度、设备条件等因素影响。吸收温度对吸收过程影响很大，曾进行过的试验显示:当贫液温度或尾气温度高于38℃时，尾气排放明显上升。单纯就脱硫而言，吸收温度可以更低，因为H2S与MDEA反应是瞬间反应，吸收温度基本不影响反应速度，而CO2与MDEA的反应速度慢，研究表明:温度上升10℃时，其反应速度常数增加1倍，即CO2吸收量增加，这势必会抑制H2S的吸收，导致选择性变差。

溶液浓度对吸收亦有一定影响，浓度越高吸收H2S的能力越强，选择性也会得到改善，但也会因吸收H2S增多而使吸收塔内溶液温度升高而影响吸收速度。装置MDEA的质量分数为28%～32%，溶液浓度应根据尾气性质与溶剂性质合理配置。

2.4 尾气焚烧炉燃料气含硫量超标

由于硫回收装置焚烧炉所用燃料气为上游焦化脱硫后干气，其脱硫效果好坏直接影响焚烧炉灼烧后烟气中SO2含量。