有机催化法治理S Zorb再生烟气

冯小艳，魏 涛，王智杰

(陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂，陕西 延安 717208)

有机催化法治理S Zorb再生烟气

冯小艳，魏 涛，王智杰

(陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂，陕西 延安 717208)

根据陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂汽油吸附脱硫(S Zorb)装置再生烟气硫含量高、烟气量小的特点，采用有机催化烟气治理工艺，将再生烟气引入烟气脱硫单元，在吸收塔内经过一系列反应，使烟气中二氧化硫最终转化为硫酸铵化肥，处理后尾气中的二氧化硫质量浓度(标准状态)降至100 mgm3以下，满足工业污染物排放标准要求；同时生产的硫酸铵化肥外观为白色粉末，无可见机械杂质，且产品的氮含量、水分及游离酸含量均符合DLT 808—2002副产硫酸铵标准要求。

有机催化法 再生烟气 脱硫 硫酸铵

陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂(简称永坪炼油厂)0.9 Mta汽油吸附脱硫(S Zorb)装置采用中国石油化工股份有限公司催化裂化汽油脱硫生产工艺，该技术使用专用吸附剂，通过吸附反应工艺技术原理，可在辛烷值损失较小的情况下使汽油产品的硫质量分数降低到10 μgg以下[1-3]。S Zorb装置中吸附了硫的吸附剂通过再生将硫转化为SO2，随再生烟气送出装置，含有较高SO2的再生烟气不能满足环保要求的排放标准。国外同类装置一般采用碱液吸收装置除去再生烟气中的SO2，但碱液处理会产生二次污染，产生的废碱渣用途小，浪费硫资源[4]。在国内因大部分炼油厂配有硫磺回收装置，已建成的S Zorb装置基本采用将再生烟气引入硫磺回收装置的方法来脱除尾气中的SO2[5-8]，但S Zorb装置吸附剂的循环由闭锁料斗控制，再生烟气具有波动大、烟气组成不稳定的问题，且烟气中90%以上为不参与反应的N2，会降低整个硫磺回收装置的处理量，增加能耗。根据永坪炼油厂低硫原油性质，S Zorb装置吸附剂采用“大硫差、小循环量”的再生操作法，在保证产品脱硫效果的同时减少汽油辛烷值的损失[9]。永坪炼油厂S Zorb装置再生烟气具有流量小、硫含量高的特点，为此，采用中悦蒲利莱环保科技有限公司开发的有机催化法烟气治理工艺，新建烟气处理单元。本文主要介绍有机催化法烟气治理工艺首次在永坪炼油厂S Zorb装置的应用结果。

1 S Zorb装置概况及烟气的产生

2 有机催化法烟气治理工艺

有机催化法烟气治理工艺是在有机催化剂的作用下，将S Zorb再生烟气中的二氧化硫脱除并转化成硫酸，之后加入氨水作中和剂，得到硫酸铵化肥，净化烟气直接排大气。工艺流程示意见图1。来自S Zorb装置的再生烟气经过降温、降压后进入脱硫吸收塔，在吸收塔中，烟气中的SO2被循环泵提供的循环吸收液吸收，脱硫后的烟气进入除雾塔，除去烟气中夹带的雾沫，净化烟气排入大气。被循环液吸收后的SO2与水、有机催化剂、氧气、氨水等发生一系列反应，在吸收塔浆液中形成硫酸铵盐液。当吸收塔浆液中的硫酸铵盐液达到一定浓度后，由排出泵打到分离器，分离出有机催化剂和硫酸铵盐液，有机催化剂返回吸收塔再利用，硫酸铵盐液进入盐液罐，经盐液泵送到化肥一体机中，经蒸发、过滤、干燥后，生产出硫酸铵副产品。

图1 有机催化法烟气治理工艺流程示意

3 烟气脱硫原理及效果分析

3.1 烟气脱硫

3.1.1 脱硫原理 SO2进入吸收塔首先与水反应生成亚硫酸，生成的亚硫酸与有机催化剂结合形成的复合物在氧气作用下，被持续氧化生成硫酸，然后与催化剂分离。生成的硫酸与氨水发生快速反应生成硫酸铵。催化剂重新恢复捕捉能力，重复之前的反应。反应方程式如下：

3.1.2 工艺流程 烟气自S Zorb装置再生部分引出，经减压及换热器降温后，由初始140～160 ℃、60～100 kPa降至120～130 ℃、12～15 kPa。烟气进入吸收塔，在有机催化剂的作用下通过喷淋将烟气中携带的SO2脱除并转化成硫酸，吸收塔注入10%(w)的稀氨水中和硫酸转化为硫酸铵。吸收塔在吸收过程中控制循环液的pH为5.5～6.5，净化空气流量在标准状态下为 80～120 m3h。随着烟气中SO2的脱除及氨水中和，吸收塔混合液密度不断升高，当混合液密度达到1.15 gcm3以上时，连通吸收塔-排出泵-分离器-吸收塔和分离器-盐液罐之间的管道，启动排出泵和分离器，使吸收塔内混合液经过排出泵进入分离器，通过静置将混合液分为有机催化剂和盐液，轻相的有机催化剂返回吸收塔回用，重相的硫酸铵溶液进入盐液罐中临时储存，盐液罐内的盐液达到一半以上时，启动盐液泵将盐液输送至一体机进行蒸发、过滤、干燥处理。脱硫后的净化烟气从吸收塔塔顶进入除雾塔，除去携带的多余水分后直接高空排放。

3.1.3 烟气处理效果 再生烟气组成见表1。从表1可以看出，再生烟气主要由吸附剂再生过程剩余的少量O2、再生空气及提升氮气中含有的H2O、为吸附剂循环提供动力的N2、吸附剂再生烧碳和烧硫后产生的CO2和SO2组成，烟气中主要有害物质为SO2。

表1 再生烟气组成 φ，%

2014年9月至2015年5月烟气净化前后SO2含量(平均值)见表2。从表2可以看出，S Zorb装置再生烟气净化前SO2质量浓度为11 000～19 000 mgm3，波动较大。经烟气脱硫单元处理后，净化后烟气中SO2质量浓度在标准状态下最高值为33.94 mgm3，最低值为5.26 mgm3，远低于SO2质量浓度不大于100 mgm3的工业污染物排放标准[10]。说明采用有机催化法治理S Zorb再生烟气具有脱硫效果好、对烟气波动适应性强的特点。

表2 烟气净化前后SO2含量

3.2 化肥制备

3.2.1 工艺流程 吸收脱硫产生的硫酸铵溶液在盐液罐中的储量达到50%时，连通盐液罐-盐液泵-一体机-滤液罐管道，启动盐液泵，将盐液打到一体机。待一体机内盐液液位达到80%，一体机的夹套、轴和底盘内通入蒸气搅拌加热，浓缩盐液。一体机中固含量达到30%，可启动真空泵进行抽滤，滤出的盐液经过滤液罐底部管道流回盐液罐，抽滤完成后，继续向一体机通入蒸气干燥滤饼。滤饼干燥完成，开启一体机出料阀，将含水率合格的硫酸铵刮出一体机，经过化肥仓进入包装机装袋、包装。

3.2.2 硫酸铵产品分析 硫酸铵溶液在化肥一体机中经蒸发、过滤、干燥，生产出硫酸铵化肥。3个不同批次硫酸铵副产品的分析结果见表3。从表3可以看出，生产的硫酸铵化肥外观为白色粉末，无可见机械杂质，且产品的氮含量、水分及游离酸含量均符合DLT 808—2002副产硫酸铵标准要求。

表3 硫酸铵产品分析数据

4 结 论

有机催化法烟气治理工艺以S Zorb装置再生部分产生的高硫烟气为原料，将再生烟气引入烟气处理单元，净化后烟气中SO2质量浓度在标准状态下从11 000～19 000 mgm3降低至5.26～33.94 mgm3，远低于SO2质量浓度不大于100 mgm3的工业污染物排放标准；同时生产的硫酸铵化肥外观为白色粉末，无可见机械杂质，且产品的氮含量、水分及游离酸含量均符合DLT 808—2002副产硫酸铵标准要求。说明采用有机催化法治理S Zorb再生烟气具有脱硫效果好、对烟气波动适应性强的特点。

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TREATMENT OF S ZORB REGENERATOR FLUE GAS WITH ORGANIC CATALYST

Feng Xiaoyan， Wei Tao， Wang Zhijie

(YongpingRefinery，ShaanxiYanchangPetroleum(Group)Co.Ltd.，Yan’an，Shaanxi717208)

According to the characteristics of high sulfur dioxide content and small gas volume of regenerator flue gas from S Zorb desulfurization device in Yongping Refinery of Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co.Ltd.， the organic catalytic treatment technology is employed. With this treatment method， the regenerator flue gas is introduced into a desulfurization unit， and then the sulfur dioxide is converted into ammonium sulfate after a series of reactions in absorption tower. After treatment the concentration of sulfur dioxide in the flue gas is reduced to below 100 mgm3， which is in line with the national emission standard. In addition， the appearance of ammonium sulfate product is white powder， no visible mechanical impurities， and the content of nitrogen， moisture and free acid are all in line with the by-product ammonium sulfate standard DLT 808—2002.

organic catalysis； regenerated flue gas； desulfurization； ammonium sulfate

2016-01-07； 修改稿收到日期： 2016-04-18。

冯小艳，硕士，工程师，主要从事炼油工艺技术工作。

冯小艳，E-mail：fxy345@126.com。