史波 王永輝 張秀梅(呼和浩特石化公司,內(nèi)蒙古呼和浩特010070)

尾氣治理項(xiàng)目工藝的選擇和研究

史波 王永輝 張秀梅(呼和浩特石化公司,內(nèi)蒙古呼和浩特010070)

介紹中國(guó)石油呼和浩特石化公司硫磺回收裝置尾氣治理項(xiàng)目工藝技術(shù)的選擇和研究，并對(duì)各技術(shù)進(jìn)行分析，最終確認(rèn)選擇絡(luò)合鐵技術(shù)。

尾氣治理；脫硫工藝對(duì)比；絡(luò)合鐵

1 項(xiàng)目來(lái)源與背景

目前中國(guó)石油呼和浩特石化硫磺回收裝置煙氣SO2的污染物為280mg/Nm3滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）的要求，即酸性氣回收裝置SO2排放限值不大于400mg/Nm3（基于氧含量3%），特別區(qū)域排放限值不大于100mg/Nm3（基于氧含量3%）。2017年7月1日，新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)施，那時(shí)呼和浩特石化公司硫磺回收裝置無(wú)法滿足嚴(yán)峻的排放要求，所以SO2尾氣治理項(xiàng)目勢(shì)在必行。

2 工藝技術(shù)介紹

尾氣/煙氣脫硫技術(shù)多種多樣，世界各國(guó)從20世紀(jì)50年代開始研究脫硫技術(shù)，至今脫硫技術(shù)已達(dá)200多種。按脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)可分為濕法、半干法和干法煙氣脫硫。目前，國(guó)內(nèi)外處理尾氣/煙氣的技術(shù)多以半干法、濕法為主。濕法脫硫是一種比較先進(jìn)的尾氣/煙氣凈化技術(shù)。并且對(duì)于未來(lái)可能的裝置能力變化、進(jìn)料變化或者更加嚴(yán)格的降低排放的限制，濕法洗滌系統(tǒng)具有更大的靈活性。

3 工藝技術(shù)的分析和研究

3.1 有機(jī)胺工藝

有機(jī)胺法采用可再生法吸收劑從煙氣中選擇性地捕集SO2。采用低壓/飽和蒸汽汽提吸收中的目標(biāo)化學(xué)物，將吸收劑循環(huán)回吸收塔再利用。解吸出的純SO2（含飽和水）產(chǎn)品至硫回收裝置的制硫部分。胺液凈化單元用于去除吸收劑中的雜質(zhì)，保證吸收能力的最大化和吸收劑補(bǔ)充量的最小化。該技術(shù)具有SO2脫出率高，操作彈性大，操作溫度為常溫等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟，應(yīng)用業(yè)績(jī)較多。

3.2 絡(luò)合鐵液相氧化還原法工藝

絡(luò)合鐵技術(shù)是利用水溶液中絡(luò)合鐵離子的氧化還原性，使含硫化氫氣體與含絡(luò)合鐵離子的水溶液進(jìn)行氣液相接觸反應(yīng)。首先通過(guò)高價(jià)絡(luò)合鐵離子的氧化性，將硫化氫氧化成單質(zhì)硫，絡(luò)合鐵離子被還原為低價(jià)絡(luò)合亞鐵離子。然后，水溶液中絡(luò)合亞鐵離子容易被氧氣氧化，與空氣進(jìn)行氣液相接觸反應(yīng)，利用空氣中的氧氣將水溶液中的絡(luò)合亞鐵離子氧化為絡(luò)合鐵離子。

該技術(shù)具有硫化氫脫出率高，操作彈性大，操作溫度為常溫等優(yōu)點(diǎn)。硫能夠回收利用，不產(chǎn)生二次污染。

3.3 超重力脫硫技術(shù)

超重力是在比地球重力加速度大的多的環(huán)境下，物質(zhì)所受的力。在超重力環(huán)境下，不同大小分子間的分子擴(kuò)散和相間傳質(zhì)過(guò)程均比常規(guī)重力場(chǎng)下要快得多。硫磺回收尾氣在超重力機(jī)內(nèi)，在眾多孔道的填料中與堿液產(chǎn)生流動(dòng)接觸，被填料分割成小的氣泡；同時(shí)堿液由超重力機(jī)中心進(jìn)入填料內(nèi)，由于超重力機(jī)填料是旋轉(zhuǎn)的，堿液在離心力的作用下，在填料內(nèi)由中心向外流動(dòng)，極大的剪切力將堿液撕碎成微米至納米級(jí)的液膜、液滴和液絲，產(chǎn)生巨大的和快速更新的相界面。使氣液相間的傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的塔器中提高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，單位設(shè)備體積的生產(chǎn)效率得到1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的提高。硫磺回收尾氣脫硫超重力機(jī)的體積很小，只是脫硫塔的十分之一；且流程短。

尾氣處理工藝技術(shù)對(duì)比

對(duì)溶劑再生裝置影響溶劑和催化劑消耗，t/h副產(chǎn)物（t/a）工程投資（工藝包費(fèi)和技術(shù)許可費(fèi)）運(yùn)行成本尾氣SO2濃度保證值（mg/ Nm3）廢液情況其他減少溶劑再生裝置富液用量21t/h可再生，使用Cansolv有機(jī)胺溶劑吸收解吸SO2，溶劑使用蒸汽汽提再生。多產(chǎn)硫磺約1820萬(wàn)元（工藝包費(fèi)和技術(shù)許可費(fèi)700萬(wàn)）約51萬(wàn)元/年100有含亞硫酸的污水約0.2 m3/h排出可以拆除原有尾氣加氫部分和急冷吸收部分。占地250m2減少溶劑再生裝置富液用量21t/h可再生，使用配制溶劑、絡(luò)合鐵、表面活性劑、殺菌劑、PH調(diào)（堿）直接H2S轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚至蚧?，溶劑使用空氣（氧氣）氧化再生硫磺約1500萬(wàn)元約50萬(wàn)元/年100基本無(wú)廢可以拆除尾氣吸收部分，占地面積400m2減少溶劑再生裝置富液用量21t/h堿液消耗30%，15t/a無(wú)約1300萬(wàn)元約28.98萬(wàn)元/年50含鹽污水0.01t/h約40m2

4 尾氣治理項(xiàng)目工藝選擇結(jié)論

由上述分析可知，有機(jī)胺法、煙氣堿洗工藝、絡(luò)合鐵、低溫超級(jí)氧化工藝、超重力脫硫技術(shù)、都能實(shí)現(xiàn)SO2達(dá)標(biāo)排放，各自具有特點(diǎn)：

（1）有機(jī)胺法將煙氣中SO2回收，不產(chǎn)生二次污染，缺點(diǎn)是SO2需要返回原有CLAUS裝置中，對(duì)原有的CLAUS裝置有影響，并且焚燒爐、蒸汽發(fā)生器和煙囪都需要改造或者新建，項(xiàng)目投資高，運(yùn)行成本高，該工藝適合新建硫磺回收裝置；

（2）絡(luò)合鐵工藝將尾氣中的H2S回收將其轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，不產(chǎn)生二次污染，并且增加了硫回收率，對(duì)CLAUS裝置運(yùn)行沒(méi)有影響，改造工程量最小，缺點(diǎn)是占地面積大（呼煉地域面積比較充裕），投資較高，運(yùn)行成本較高。

（3）超重力脫硫工藝將尾氣中的利用超重力技術(shù)將尾氣中H2S回收將其轉(zhuǎn)化成Na2S，對(duì)CLAUS裝置運(yùn)行沒(méi)有影響，改造工程量最小，占地面積小，投資位于中等。缺點(diǎn)是產(chǎn)生二次污染，硫不能回收，該工藝在其他電廠和制藥行業(yè)應(yīng)用較多，但沒(méi)有相關(guān)硫磺回收裝置脫硫業(yè)績(jī)，且生成的含有Na2S的廢水需要進(jìn)一步處理或送入催化裂化裝置進(jìn)行處理，從實(shí)際生產(chǎn)上依托催化裂化裝置煙氣脫硫設(shè)施有一定的難度。

綜上所述，為滿足硫磺回收裝置最終SO2排放濃度達(dá)標(biāo)，綜合考慮對(duì)原有裝置的影響、是否產(chǎn)生二次污染、結(jié)合原有裝置的外在環(huán)境（地域面積、相關(guān)配套設(shè)施）、投資、成本、技術(shù)成熟度、業(yè)績(jī)等因素，呼和浩特石化公司尾氣治理項(xiàng)目采用絡(luò)合鐵技術(shù)。

[1]王柏林，袁紀(jì)文，超重力技術(shù)在硫酸尾氣脫硫中的工業(yè)化應(yīng)用[J].硫酸工業(yè)，2012（5）：48-52.

[2]唐達(dá)高，尾氣脫硫工藝技術(shù)方案的選擇[J].化學(xué)工藝，2006,24(6):42-46.

[3]唐艷，煙氣脫硫工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與選擇[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2005,(3):29-31.