硫磺回收装置尾气S02超低排放技术改造措施

硫磺回收装置尾气 S02超低排放技术改造措施

摘要： 石化公司硫磺回收装置硫磺生产部批准部分燃烧法作为克劳斯二次硫磺回收工艺的主要工艺；尾气处理部分为吸附过程，还原加氢，富胺液进入溶剂回收装置。采用硫磺燃烧炉提高反应温度后，气体成分在高温下的后回收再利用，该方法简单易行，温度控制准确。硫磺的生产一般采用部分燃烧法，即第一高温转化步骤和第二催化转化过程。硫回收排放的废硫气经吸收、加氢、还原后部分燃烧，烟气高空排放。吸收了 H2S 的富胺溶液被回收并送至装置回收溶液。 关键词： 硫磺回收装置；尾气排放；技术改造 引言

在炼油厂中，用于硫磺回收的主要装置就是硫磺回收装置，在石化企业中也是较为环保的一种的装置。硫磺尾气产量也是银川集团公司和环保局的主要监管对象之一。硫磺回收装置自2013年开工以来，由于上游装置酸气量和酸气中H2S含量波动较大，硫磺炉送风调整滞后，尾气管脱硫效果不佳，含硫气体排放量较高（500mg/m3～700mg/m3），波动频繁，有时超标。为降低尾气SO2排放浓度，减少含硫尾气振荡超标次数。

1技术改造前装置存在的主要问题

（1）硫磺装置的进料为清洁酸性气和含氨酸性气，其中清洁酸性气来源于溶剂再生装置，溶剂再生装置溶剂供全厂相关装置使用，循环量90t/h，供催化、柴加、汽加等上游装置的干气和氢气的硫化氢脱除，上游装置干气中CO₂含量较高，特别是催化装置干气CO₂含量达5.2%（体积分数），溶剂系统使用的溶剂为星光宝亿公司生产的XG-04脱硫溶剂，主要成分MDEA，此溶剂的选择性较差，在吸收H₂S的同时，CO₂的共吸率高达80%。大量的CO2吸入溶剂后，经溶剂再生装置汽提后通过清洁酸性气进入硫磺装置，在制硫炉焚烧过程中，生成羰基硫，经两级制硫反应器和加氢反应器后部分羰基硫无法水解为H₂S，无法通过尾气吸收塔和超重力装置吸收处理，有机硫在硫磺尾气SO₂排放中的贡献率达到60%以上，造成尾气SO₂偏高。

（2）尾气吸收塔和硫磺超重力系统与全厂溶剂系统共用溶剂，此溶剂选择性相对较差，且因上游装置来富溶剂易带油及其他杂质，对溶剂造成污染，长期运行过程中溶剂品质逐渐变差。硫磺超重力系统尾气进气H₂S含量低，系统压力15～20kPa，在超重力系统低压力运行环境下，溶剂对低浓度H₂S的吸收明显变差，因此全厂溶剂系统提供的溶剂无法满足硫磺尾气超低排放的需求。

2主要技术改造措施

2.1增设先进控制系统

根据硫生产中的闭合反应原理，由于硫化氢与二氧化硫的摩尔比为2:1，所以元素硫的转化率最高的是生产。由于电流结构中酸体积的波动和温带系统分析中系统的滞后空气分布，硫磺炉中H2S与SO2的摩尔比难以达到要求的比值2:1。既有频繁的振荡，又有较大的振荡幅度。分析仪控制不善导致制造装置波动较大，进而造成SO2尾气波动较大，对硫产量有特殊影响。

2.1.1比值分析仪先进控制系统简介

先进的硫回收率分析控制系统由专业的自动化控制技术公司开发和实施。本系统安装在独立的工程控制设备上，通过网络与DCS系统相连。 在主 DCS 系统之外的数据模块中，操作员通过 DCS 操作整个设备。DCS画面只做了很小的改动，增加了相应的电路开关，可以在DCS和高级控制器之间切换操作员。

这种先进的控制系统专门用于控制硫磺炉硫磺回收装置的空气分配。它采用先进的控制策略，根据在线H2S与SO2摩尔比分析值实时控制硫磺炉空气分布，大大提高H2S/SO2比值。 速率稳定，为制硫反应提供最佳原料配比，减少机器性能波动，提高硫转化率，降低SO2含硫气体波动超标的可能性。

2.1.2比值分析仪先进控制系统实施前后Ｈ₂S/SO₂比值控制对比及分析

采用先进的控制系统后，H2S/SO2比明显高于之前手动设置的稳定性，主控在1.0~2.0~2.0之间，控制稳定率高于85%。采用先进的比例控制系统达100%。采用先进的控制系统后，优化了硫磺炉的空气分布，大大降低了操作人员的操作强度，硫磺装置运行缓慢，尾气波动，次数超标更先进的先进控制系统，使用前显着减少。

2.2超重力脱硫技术

2.2.1超重力脱硫技术简介

超重力技术是一种利用离心力增加传质和微量混合的新型化学技术。穆勒机器在带有高速磁带的高重力致动器下旋转。进入转子的流体受转子负载的影响，环境速度增加。然后离心力推到机器的尖端。气体由重力装置沿辐射方向驱动。高速过滤器向身体中心移动，两段熔化的石油气流入比地球重力大一百倍的饱和重心。巨大的水滴创造出可以快速更新的表面。微混合和传质过程大大增强。成核过程可以在均匀的微混合环境中进行。

2.2.2工艺流程改造说明

硫磺装置尾气净化的主要工艺流程如下：尾气经加氢反应器净化后，经尾气C-201冷却塔冷却至40摄氏度，然后进入加氢塔尾气C-。 202，用MDEA溶液吸收尾气中的H2S，最后进入尾气燃烧炉。这一发展增加了两个 R-202A/B 超重力装置来对废气进行脱硫。正常生产时，打开制备R-202，用无胺液进行深度脱硫，进一步减少尾气中的H2S。脱硫后的尾气进入D-106净化气分离罐进行净化。最后进入烟气炉进行燃烧和抽真空。脱脂胺溶液由溶剂再生器得到，富胺溶液经复溶后进入溶剂再生器循环使用。

2.2.3超重力脱硫和原吸收塔脱硫效果的比对

尾气吸收工段主要设计采用尾气吸收塔。塔是用瓦楞纸包装的塔。塔的内径为1000毫米。包装内有两部分，高度分别为2000mm和4000mm。

与尾气吸收塔相比，超重力脱硫技术增加了液化气两相的传质效果，尾气脱硫效果显着提高。采用重力技术后，SO2排放量从500mg/m3～700mg/m3降低到300mg/m3～500mg/m3，减少约30is，排放更加稳定。

2.2.4超重力机转速对尾气SO₂排放的影响

当超重力机的速度设置在 65% 到 100% 之间时，废气中 SO2 的浓度随着速度的增加而降低。SO2 浓度没有下降，而是在上升。随着超重力机转速的提高，硫尾气中的SO2浓度先降低后升高，这与超重力机内部结构强化传质原理密切相关。随着超重力机器速度的增加，机器体内产生的超重力也会增加。当 MDEA 通过填料时，它会分散并被切割成更小的液滴和液膜，从而增加气液接触。MDEA 对 H2S 的传质和吸附能力也得到有效的提升。

结语

综上所述，加氢后尾气有机硫含量高以及硫磺超重力系统吸收能力受限是造成尾气SO₂排放偏高的主要原因，利用2017年装置大检修机会，对硫磺装置进行技术改造，新加硫磺水解反应器，进一步降低加氢后尾气有机硫含量，同时新建一套独立溶剂再生装置专门为硫磺超重力系统供应溶剂，提高超重力系统尾气H₂S吸收能力。

参考文献

[1]陈程,李国强,王洋洋,李岁荣.硫磺回收装置尾气SO_2超低排放技术改造措施[J].石油化工应用,2021,40(05):110-111.

[2]黄占修,耿庆光,祝向伟.硫磺回收装置避免停工过程烟气SO_2超标排放的措施及效果[J].石油化工安全环保技术,2015,31(06):61-65+8-9.

[3]王文伟.硫磺回收工艺在武汉石化的应用与优化及配套方案研究[D].华东理工大学,2015.

[4]白昊.硫磺回收工艺的模拟与优化[D].大连理工大学,2013.