周 輝，王啟延，李 靈，婁倫武

（貴州金赤化工有限責(zé)任公司，貴州 桐梓 563200）

我公司生產(chǎn)中產(chǎn)生的含硫廢氣主要是化工裝置產(chǎn)生的硫化氫氣體和鍋爐產(chǎn)生的含二氧化硫煙氣，前者采用克勞斯硫回收工藝處理，后者采用氨法脫硫工藝處理。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

1.1 硫回收工藝

來(lái)自氨醇低溫甲醇洗工序的酸性氣（H2S）經(jīng)過(guò)酸性氣分離器去除液體并混合后由酸氣預(yù)熱器加熱至230℃，然后分別進(jìn)入酸氣燃燒爐主燒嘴和酸氣燃燒爐主燃燒室，進(jìn)入酸氣燃燒爐主燒嘴的酸氣按一定比例配入氧氣混合燃燒，生成二氧化硫，并與爐內(nèi)另一股酸氣發(fā)生克勞斯反應(yīng)，使60%～70%的H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，出酸性氣燃燒爐的酸氣進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器，發(fā)生催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，再進(jìn)入第一硫冷凝器冷卻，工藝氣體中的硫蒸氣從氣體中冷凝并分離出來(lái)，經(jīng)鎖斗直接進(jìn)入液硫池。

出第一硫冷凝器的氣體在第一再熱器中再次加熱，進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入第二硫冷凝器分離出液硫后送入液硫分離器，分離后的氣體進(jìn)入尾氣洗滌塔，洗滌殘留的硫化合物，尾氣送氨法脫硫系統(tǒng)脫硫后達(dá)標(biāo)排放。洗滌下來(lái)的洗滌廢液去氣化使用。

所有冷凝分離下來(lái)的液體硫磺先流入液硫封，再流入液硫池，通過(guò)液硫泵將液硫送至硫磺造粒系統(tǒng)進(jìn)行造粒包裝。

1.2 氨法脫硫工藝

熱電煤粉爐運(yùn)行中產(chǎn)生的煙氣與來(lái)自硫回收裝置的尾氣匯合后進(jìn)入多功能煙氣脫硫塔濃縮段，蒸發(fā)濃縮硫酸銨溶液，煙氣溫度降至50～60℃，再進(jìn)入吸收段，其中的大部分SO2被脫除，其他酸性氣體（HCl、HF）在脫硫塔內(nèi)也同時(shí)被脫除掉，反應(yīng)后的吸收液流入脫硫塔底部的氧化段，用氧化風(fēng)機(jī)送入空氣進(jìn)行強(qiáng)制氧化，氧化后的吸收液大部分補(bǔ)氨后繼續(xù)參加吸收反應(yīng)；部分回流至循環(huán)槽，經(jīng)二級(jí)循環(huán)泵送入脫硫塔濃縮段濃縮，形成固含量為10%～15%的硫酸銨漿液，硫酸銨漿液回流至循環(huán)槽；經(jīng)結(jié)晶泵送至硫酸銨造粒系統(tǒng)。反應(yīng)后的凈煙氣經(jīng)除霧器除去煙氣中攜帶的液沫和霧滴，由脫硫塔出口煙道返回?zé)焽枧欧拧?/p>

2 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 設(shè)備及管道堵塞

硫回收裝置第二硫冷凝器出口氣體中含有大量的氣態(tài)硫磺，進(jìn)入液硫分離器后，效果不佳，大量單質(zhì)硫磺未能充分分離脫除，接著隨工藝氣進(jìn)入尾氣洗滌塔，與溫度較低的洗滌液接觸后，一方面工藝氣溫度降低，所含的氣態(tài)硫磺冷凝下來(lái)，成為固體，粘結(jié)在洗滌塔塔板上，堵塞設(shè)備，造成洗滌塔進(jìn)出口壓差上升。為清理洗滌塔，只能將第二硫冷凝器出口氣體通過(guò)旁路排至氨法脫硫裝置。另一方面，硫回收尾氣在管道輸送過(guò)程中溫度不斷下降，氣態(tài)硫磺會(huì)冷卻為液態(tài)，當(dāng)溫度低于硫磺熔點(diǎn)119℃時(shí)，就會(huì)凝固，在管道和閥門(mén)處越積越多，造成堵塞，見(jiàn)圖1。

圖1 管道內(nèi)硫磺堵塞情況

我公司曾經(jīng)在第二硫冷凝器出口增設(shè)高效分離器，希望將硫回收尾氣中的硫磺盡可能多地分離出來(lái)，減少其在輸送過(guò)程中的冷凝堵塞，但試行后效果不佳。

洗滌塔和管道堵塞后，氣體流動(dòng)阻力增大，流速減小，帶走的熱量也會(huì)減少。同時(shí)，硫回收系統(tǒng)壓力也會(huì)上升，原料氣（H2S）難以進(jìn)入系統(tǒng)。若不能及時(shí)減少氧氣加入量，燃燒爐會(huì)出現(xiàn)過(guò)氧情況，多余的氧氣也將進(jìn)入反應(yīng)器。上述兩種影響因素共同疊加會(huì)造成催化劑因超溫乃至燃燒而損壞。

同時(shí)，洗滌塔產(chǎn)生的廢液含有較多的硫磺和硫化物，設(shè)計(jì)為返回氣化磨煤工段使用，但是回用后氣化灰水系統(tǒng)出現(xiàn)了澄清池水質(zhì)變黑、渣水澄清困難等問(wèn)題。而將洗滌廢液送入污水站后又會(huì)帶來(lái)細(xì)菌大量死亡，生化污水處理系統(tǒng)處理能力和運(yùn)行周期下降等問(wèn)題。

2.2 造成后系統(tǒng)紊亂

在原設(shè)計(jì)中，硫回收裝置產(chǎn)生的尾氣最終與熱電鍋爐產(chǎn)生的煙氣匯合后送入氨法脫硫裝置，但是由于尾氣（約7 000m3／h）中含有一定量的硫化氫（見(jiàn)表1），進(jìn)入氨法脫硫系統(tǒng)后會(huì)與鍋爐煙氣中的二氧化硫發(fā)生克勞斯反應(yīng)：

表1 硫回收尾氣組成分析

在氨法脫硫塔內(nèi)，由于處于50℃左右的液相環(huán)境中，生成的硫磺粒徑細(xì)小，分散于整個(gè)反應(yīng)液中，一是影響了液相中氧氣的傳遞，進(jìn)而影響亞硫酸氫銨氧化率的提高。二是硫磺顆粒包裹在硫酸銨晶體的外部，影響硫酸銨的結(jié)晶析出。三是硫磺隨硫酸銨漿液進(jìn)入氨法脫硫造粒系統(tǒng)，使硫酸銨產(chǎn)品顏色發(fā)黃，降低產(chǎn)品質(zhì)量。四是大量的硫磺增大了裝置內(nèi)液態(tài)的固含量，加劇了對(duì)管道等設(shè)備的磨損和沖刷。

2.3 產(chǎn)生酸性腐蝕

硫回收尾氣經(jīng)洗滌后，一方面其中的硫化氫和二氧化硫氣體并未完全除去（見(jiàn)表1），另一方面在洗滌過(guò)程中還會(huì)夾帶一定量的水汽，酸性氣會(huì)與水汽結(jié)合生成酸性蒸汽，在管道輸送過(guò)程中尾氣溫度逐漸下降，當(dāng)?shù)陀谄渎饵c(diǎn)時(shí)，酸性蒸汽冷凝成液體，形成酸液，便產(chǎn)生酸性腐蝕。

3 改進(jìn)措施

3.1 增設(shè)伴熱管

雖然硫回收尾氣至氨法脫硫裝置輸送管道安裝有保溫材料，但是從實(shí)際運(yùn)行效果看，作用有限。為此，專門(mén)為硫回收尾氣管道加設(shè)了伴熱管，利用蒸汽（0.5MPa，155℃）加熱，防止尾氣中氣態(tài)硫磺冷凝和出現(xiàn)腐蝕。

3.2 將尾氣送入鍋爐

硫回收尾氣既不能送入氨法脫硫裝置，按照環(huán)保要求又不能直接放空。我公司結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了改造，尾氣不再經(jīng)過(guò)洗滌塔洗滌，而是直接送入熱電鍋爐，將尾氣中的硫化氫、硫磺與有機(jī)硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，再隨鍋爐煙氣進(jìn)入氨法脫硫裝置處理。這樣，不僅成功處理了硫回收尾氣，也避免了在尾氣洗滌過(guò)程中產(chǎn)生難以處理的含硫廢水問(wèn)題。

3.3 增設(shè)焚燒爐

硫回收尾氣送入鍋爐后可能會(huì)對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，同時(shí)，爐內(nèi)整體硫化物濃度將進(jìn)一步增加，防止?fàn)t內(nèi)受熱面的高溫硫腐蝕變得更加困難［1］。鍋爐煙氣中的SO3會(huì)與其中的水蒸氣結(jié)合生成硫酸蒸氣，如果溫度低于某一值，硫酸蒸氣就會(huì)在設(shè)備內(nèi)壁凝結(jié)形成硫酸溶液，它既可以與堿性灰反應(yīng)，也可以與金屬反應(yīng)［2］，容易對(duì)鍋爐省煤器、空預(yù)器、煙道等造成低溫腐蝕。并且，自硫回收裝置到鍋爐爐膛，硫回收尾氣經(jīng)過(guò)的管道較長(zhǎng)，即使加設(shè)了伴熱管，但受開(kāi)停車影響及長(zhǎng)期運(yùn)行后彎頭、閥門(mén)、噴嘴等處可能仍會(huì)出現(xiàn)硫磺堵塞的問(wèn)題，所以我公司目前也在積極研究直接在硫回收裝置尾部加設(shè)焚燒爐，減短尾氣輸送管長(zhǎng)度，降低尾氣溫降的幅度，將未反應(yīng)的硫化氫與夾帶的硫磺全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫后送至氨法脫硫裝置。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用分離加洗滌的方式處理克勞斯硫回收工藝產(chǎn)生的含硫磺、硫化氫尾氣效果并不顯著，并會(huì)帶來(lái)諸如硫磺堵塞、腐蝕等問(wèn)題，通過(guò)增設(shè)尾氣伴熱管并進(jìn)行焚燒，再對(duì)焚燒后的氣體處理的方式便能較好地解決上述問(wèn)題。

［1］韓奎華，路春美，程世慶，等.燃煤硫化物排放特性影響鍋爐的高溫試驗(yàn)分析 ［J］.山東電力技術(shù)，2004，31（5）：7～9.

［2］王波，蔣曉敏.加熱爐低溫?zé)煔饴饵c(diǎn)腐蝕防護(hù)及溫度計(jì)算［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2011，28 （4）；26～28.