硫磺装置尾气脱硫技术

2018-07-20王增辉

山东化工 2018年13期

王增辉，高桐，韩雪

(中海油石化工程有限公司工艺室，山东青岛 266101)

硫磺装置由硫磺回收和尾气处理两部分组成，硫磺回收部分常规采用克劳斯工艺，尾气处理部分常规采用加氢还原及MDEA 吸收工艺[1-3]。处理后的尾气进入焚烧炉焚烧后经烟囱排放，排放尾气中SO2浓度约为200mg/Nm3[1-2]。

近年来，国家和地方政府对环保排放标准和SO2总量控制要求越来越严格。2015年4月发布GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》，要求自2017年7月1日起，重点地区现有企业硫磺回收装置烟气SO2浓度排放限值为100 mg/Nm3[4]。2013年5月发布DB37/2376-2013 《山东省区域性大气污染物综合排放标准》，要求自2020年1月1日起，山东省内重点控制区企业必须执行尾气排放标准为二氧化硫限值为50 mg/Nm3[5]。

目前国内采用克劳斯工艺的硫磺装置尾气处理系统，大多面临改造升级以满足尾气排放要求。本文以此为背景，对适用于新标准要求的硫磺装置尾气脱硫技术进行介绍与比较，并通过国内某炼厂的例子对脱硫工艺的应用进行说明。

1 硫磺装置尾气脱硫技术

烟气脱硫技术是控制向大气中排放尾气中的SO2的技术中最有效和应用最广泛的一项技术。目前应用于硫磺装置的尾气脱硫技术，且满足《石油炼制工业污染物排放标准》的重点地区SO2排放要求的，主要是湿法脱硫技术中的钠法和络合铁法脱硫工艺[1,6-7]，处理后可使硫磺装置尾气的二氧化硫浓度小于100 mg/Nm3。

1.1 钠法脱硫技术

钠法脱硫技术采用氢氧化钠作为脱硫吸收剂，氢氧化钠与水混合制成30%wt的溶液作为吸收液。在脱硫塔内，吸收液与含硫尾气接触混合，尾气中的二氧化硫与吸收液中的氢氧化钠反应生成亚硫酸钠。亚硫酸钠再与鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钠。硫酸钠随废水直接外排。总反应式[7]：

1.2 络合铁法脱硫技术

络合铁法脱硫技术采用络合铁溶液作为催化剂，使硫磺装置尾气中硫化氢发生氧化反应，转变为单质硫。同时反应后的二价铁离子可在氧气的作用下，再生成三价铁离子，在系统内完成催化剂的再生。总反应式[7]：

H2S (气) + 2Fe3+→ 2H++ S↓+2Fe2+

1/2O2(气) + H2O + 2Fe2+→ 2OH-+ 2Fe3+

2 工艺技术对比

钠法和络合铁法尾气脱硫技术特点如下[8-11]：

钠法脱硫工艺技术具有吸收效率高，脱硫彻底，能耗较低；抗装置波动能力强，可以保证异常工况下，烟气排放达标；但产生钠盐废水需后续处理[7,9]。

络合铁法脱硫工艺技术可处理任何含硫化氢的气体，硫化氢脱除率高；操作条件温和，操作弹性好，可在0～100%设计负荷范围内操作；络合铁催化剂可在系统内再生循环利用[11-12]。

两种脱硫技术比较见表1。

表1 两种技术的比较

通过以上比较，可以看出两种工艺路线各有特点，均可满足要求净化尾气中二氧化硫含量<50 mg/Nm3的技术要求；其中，络合铁法所用的吸收剂可在系统能再生，钠法所用的吸收剂需要不断补充；络合铁法将尾气中硫化氢转化为单质硫磺，钠法相当于将尾气中二氧化硫转移到硫酸钠溶解于废水中，需要后续处理；经济方面，络合铁法药剂成本和装置投资比钠法大。

3 应用实例

为了更好的对脱硫工艺进行说明，这里以国内某炼厂对5万t/a硫磺装置尾气处理部分进行改造为例。装置改造前尾气处理量为1.5×104Nm3/h，克劳斯尾气规格如表2所示。

表2 克劳斯尾气规格

从表2可以看出，克劳斯尾气中硫化氢含量为2.1 %，经焚烧炉焚烧后，经烟囱排放，排放尾气中的污染物SO2浓度约为200 mg/Nm3， SO2浓度不满足《石油炼制工业污染物排放标准》低于100 mg/Nm3的要求。

结合炼厂实际情况，选择络合铁法工艺作为尾气处理系统改造的工艺方案。络合铁法脱硫技术包括LO-CAT技术和CTS技术等。LO-CAT技术为美国Gas Technology Products LLC公司的专利技术，是目前最为广泛应用的尾气脱硫技术，但是这项技术需要国外引进。国内的CTS技术已在多套装置中，应用前景广泛。本次改造选用CTS尾气脱硫技术。改造后，净化尾气规格如表3所示。