尾气治理项目工艺的选择和研究

史波 王永辉 张秀梅(呼和浩特石化公司,内蒙古呼和浩特010070)

尾气治理项目工艺的选择和研究

史波 王永辉 张秀梅(呼和浩特石化公司,内蒙古呼和浩特010070)

介绍中国石油呼和浩特石化公司硫磺回收装置尾气治理项目工艺技术的选择和研究，并对各技术进行分析，最终确认选择络合铁技术。

尾气治理；脱硫工艺对比；络合铁

1 项目来源与背景

目前中国石油呼和浩特石化硫磺回收装置烟气SO2的污染物为280mg/Nm3满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）的要求，即酸性气回收装置SO2排放限值不大于400mg/Nm3（基于氧含量3%），特别区域排放限值不大于100mg/Nm3（基于氧含量3%）。2017年7月1日，新环保标准将实施，那时呼和浩特石化公司硫磺回收装置无法满足严峻的排放要求，所以SO2尾气治理项目势在必行。

2 工艺技术介绍

尾气/烟气脱硫技术多种多样，世界各国从20世纪50年代开始研究脱硫技术，至今脱硫技术已达200多种。按脱硫产物的干湿形态可分为湿法、半干法和干法烟气脱硫。目前，国内外处理尾气/烟气的技术多以半干法、湿法为主。湿法脱硫是一种比较先进的尾气/烟气净化技术。并且对于未来可能的装置能力变化、进料变化或者更加严格的降低排放的限制，湿法洗涤系统具有更大的灵活性。

3 工艺技术的分析和研究

3.1 有机胺工艺

有机胺法采用可再生法吸收剂从烟气中选择性地捕集SO2。采用低压/饱和蒸汽汽提吸收中的目标化学物，将吸收剂循环回吸收塔再利用。解吸出的纯SO2（含饱和水）产品至硫回收装置的制硫部分。胺液净化单元用于去除吸收剂中的杂质，保证吸收能力的最大化和吸收剂补充量的最小化。该技术具有SO2脱出率高，操作弹性大，操作温度为常温等优点，技术成熟，应用业绩较多。

3.2 络合铁液相氧化还原法工艺

络合铁技术是利用水溶液中络合铁离子的氧化还原性，使含硫化氢气体与含络合铁离子的水溶液进行气液相接触反应。首先通过高价络合铁离子的氧化性，将硫化氢氧化成单质硫，络合铁离子被还原为低价络合亚铁离子。然后，水溶液中络合亚铁离子容易被氧气氧化，与空气进行气液相接触反应，利用空气中的氧气将水溶液中的络合亚铁离子氧化为络合铁离子。

该技术具有硫化氢脱出率高，操作弹性大，操作温度为常温等优点。硫能够回收利用，不产生二次污染。

3.3 超重力脱硫技术

超重力是在比地球重力加速度大的多的环境下，物质所受的力。在超重力环境下，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规重力场下要快得多。硫磺回收尾气在超重力机内，在众多孔道的填料中与碱液产生流动接触，被填料分割成小的气泡；同时碱液由超重力机中心进入填料内，由于超重力机填料是旋转的，碱液在离心力的作用下，在填料内由中心向外流动，极大的剪切力将碱液撕碎成微米至纳米级的液膜、液滴和液丝，产生巨大的和快速更新的相界面。使气液相间的传质速率比传统的塔器中提高2-3个数量级，单位设备体积的生产效率得到1-2个数量级的提高。硫磺回收尾气脱硫超重力机的体积很小，只是脱硫塔的十分之一；且流程短。

尾气处理工艺技术对比

对溶剂再生装置影响溶剂和催化剂消耗，t/h副产物（t/a）工程投资（工艺包费和技术许可费）运行成本尾气SO2浓度保证值（mg/ Nm3）废液情况其他减少溶剂再生装置富液用量21t/h可再生，使用Cansolv有机胺溶剂吸收解吸SO2，溶剂使用蒸汽汽提再生。多产硫磺约1820万元（工艺包费和技术许可费700万）约51万元/年100有含亚硫酸的污水约0.2 m3/h排出可以拆除原有尾气加氢部分和急冷吸收部分。占地250m2减少溶剂再生装置富液用量21t/h可再生，使用配制溶剂、络合铁、表面活性剂、杀菌剂、PH调（碱）直接H2S转变为高水分硫磺，溶剂使用空气（氧气）氧化再生硫磺约1500万元约50万元/年100基本无废可以拆除尾气吸收部分，占地面积400m2减少溶剂再生装置富液用量21t/h碱液消耗30%，15t/a无约1300万元约28.98万元/年50含盐污水0.01t/h约40m2

4 尾气治理项目工艺选择结论

由上述分析可知，有机胺法、烟气碱洗工艺、络合铁、低温超级氧化工艺、超重力脱硫技术、都能实现SO2达标排放，各自具有特点：

（1）有机胺法将烟气中SO2回收，不产生二次污染，缺点是SO2需要返回原有CLAUS装置中，对原有的CLAUS装置有影响，并且焚烧炉、蒸汽发生器和烟囱都需要改造或者新建，项目投资高，运行成本高，该工艺适合新建硫磺回收装置；

（2）络合铁工艺将尾气中的H2S回收将其转化成单质硫，不产生二次污染，并且增加了硫回收率，对CLAUS装置运行没有影响，改造工程量最小，缺点是占地面积大（呼炼地域面积比较充裕），投资较高，运行成本较高。

（3）超重力脱硫工艺将尾气中的利用超重力技术将尾气中H2S回收将其转化成Na2S，对CLAUS装置运行没有影响，改造工程量最小，占地面积小，投资位于中等。缺点是产生二次污染，硫不能回收，该工艺在其他电厂和制药行业应用较多，但没有相关硫磺回收装置脱硫业绩，且生成的含有Na2S的废水需要进一步处理或送入催化裂化装置进行处理，从实际生产上依托催化裂化装置烟气脱硫设施有一定的难度。

综上所述，为满足硫磺回收装置最终SO2排放浓度达标，综合考虑对原有装置的影响、是否产生二次污染、结合原有装置的外在环境（地域面积、相关配套设施）、投资、成本、技术成熟度、业绩等因素，呼和浩特石化公司尾气治理项目采用络合铁技术。

[1]王柏林，袁纪文，超重力技术在硫酸尾气脱硫中的工业化应用[J].硫酸工业，2012（5）：48-52.

[2]唐达高，尾气脱硫工艺技术方案的选择[J].化学工艺，2006,24(6):42-46.

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