石油炼化企业烟气脱硫技术研究综述

张森田

(中海油石化工程有限公司,山东 青岛 266101)

近年来国内社会经济保持良好发展态势，城市化建设进程持续推进，但与此同时，也带来了一系列的空气污染等环境问题，尤其是石油炼化企业的烟气排放问题更是日渐凸显。为了降低石油炼化企业的烟气污染问题，企业在排放之前必须要通过脱硫技术来净化烟气，从而来降低烟气所造成的环境污染问题，由于石油炼化企业所采用的加工工艺各不相同，因此在烟气脱硫技术的应用上也存在一定差异，根据具体情况的不同实施不同的技术手段。目前国内在这一领域内的研究初步获取成果，在此背景下，围绕石油炼化企业烟气脱硫技术理论研究进展进行梳理，能够为实践工作的开展提供充分的理论参考与借鉴。

1 湿法烟气脱硫技术研究进展

湿法烟气脱硫技术的主要特点是将脱硫系统设置于排烟管道的末尾位置，脱硫过程当中的反应温度在露点以下，因此经由湿法脱硫处理的烟气需再次接受加热处理之后才能将其排出，这是比较常用的烟气脱硫技术，又可将其细分为石灰石-石膏湿法、氧化镁湿法、双碱法、以及氨法等。

1.1 石灰石-石膏湿法

华淞[1](2016)在研究中着重针对石灰石-石膏湿法的优势进行分析，提出该脱硫技术手段的工艺原材料以石灰石、石灰为主，这两种材料均为市场常见材料，作为脱硫吸收剂是较为合理的，也可以将石灰石打磨成为粉状，与水调和搅拌成为浆液进行使用。同时，研究中提出在吸收塔当中，石灰石吸收剂与烟气充分融合，石灰石中的碳酸钙成分会与烟气中的二氧化硫产生反应，并且在氧化空气注入其中后发生继续发生反应，进而二氧化硫将会被完全脱除，成为石膏形态。在此基础上，需要进一步对脱硫技术处理后的烟气进行除雾器的处理，使残留的液滴完全处理干净，最后进行加热升温处理，方可排除烟气，并且脱硫石膏可进行脱水处理进而回收，达到循环利用的效果。

梁磊[2](2016)在研究中提出，石灰石-石膏湿法的主要特点是将空气鼓入到空气当中，强制性的将烟气中的二氧化硫转变为石膏，并且生成了石膏这一副产品，同时将氧气鼓入到石灰石浆液中后，在空气的作用下，浆液更加均匀，从而使得石灰石浆液对二氧化硫的脱硫率可以得到90%左右。石灰石-石膏湿法脱硫的方式经济成本投入较低，无论是在制造、运输或者保存等方面都较为便利，从20世纪80年代开始便在烟气脱硫当中应用，是较早出现并沿用至今的一种湿法脱硫技术手段，不仅在石油炼化企业内广泛应用，同时也在火电厂等工业企业废气排放中得以应用，应用范围十分广泛。

应当引起注意的是，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术也存在一定的弊端，主要是处理过程中所消耗的时间相对较长，需要一定的前期投入，占地面积较大，操作过程较为复杂，并且脱硫后的副产品石膏的后续处理麻烦，并且发生管道堵塞的可能性较高，因此石油炼化企业应当要根据自身的规模与实际需求来确定是否适宜使用湿法烟气脱硫技术。

1.2 氧化镁湿法

田露等[3](2018)在研究中针对氧化镁湿法脱硫技术手段展开分析。实际上，氧化镁湿法脱硫技术与石灰石-石膏脱硫技术手段多有相似之处，两者之间的区别在于将吸收剂改为氧化镁。应用方法是将氧化镁配置为溶液，进而将其置于吸收塔当中，随后二氧化硫便会被氧化成为无水硫酸镁，反应物水溶性高，不会造成管路的堵塞，并且可以进行循环利用，相较于石灰石-石膏所产生的石膏这一不易处理的副产品，氧化镁的后续处理工作较为便捷。目前氧化镁脱硫技术手段的成熟度较高，尤其是在日本、美国、德国以及台湾地区的应用较为广泛和成熟，相对而言国内仅有部分地区开始应用此项技术。氧化镁脱硫技术的不足之处在于工艺步骤过于复杂和繁琐，前期投入成本相对较高。

1.3 双碱法

赵龙[4](2017)在研究中针对双碱法烟气脱硫技术的应用情况进行了研究。所谓双碱法是将钠基脱硫剂作为吸附剂，将其置于吸收塔内对二氧化硫进行转化，这主要是由于钠基脱硫剂具有极强的碱性，在吸收二氧化硫之后，所留下的产物具有高度溶解的特征，基本上不会发生过度饱和或者出现结晶，也就避免了石灰石-石膏在脱硫过程中所产生的堵塞导管的问题。同时，使用钠基脱硫剂进行脱硫处理后的产物可投入到循环使用当中，将其置于再生池内，加入氢氧化钙后便可还原再生，随后钠基硫剂便可继续作为脱硫吸附剂进行循环利用。总结来看，双碱法的使用可以分为三个步骤，即吸收、再生以及固体分离。双碱法最初产生于美国，因此在美国的使用较为广泛。相对而言，双碱法的优势在于规避了对吸收塔的磨损、堵塞的问题，并且使用过程中的安全性较高，费用投入相对较低，脱硫工作效率相对较高，但同时也存在不足之处，主要是由于工序步骤更加复杂，使整体成本投入升高。

1.4 氨法

李紫薇[5](2016)在研究中针对氨法脱硫技术的应用情况进行了分析。氨法脱硫技术中是将氨水作为吸收剂，化学反应后所产生的硫酸铵是副产品。在具体操作过程中，首先需要将烟气导入至反应塔当中，从塔顶的位置将氨水喷入其中，与烟气进行充分的接触，随后烟气中的二氧化硫成分与氨水发生发生进而被清除，经过处理的烟气经过反应塔通道的除雾器，其中的雾滴被清除干净，随后进入到升温加热器当中接受加热，最后被排放。通常情况下，氨法脱硫后所产生的硫酸铵的浓度在30%左右，在硫酸铵容洗涤塔内配出之后，企业便可以把硫酸铵副产品进行二次利用，主要用途是作为液态氮肥销售，或者也可以对硫酸铵进行二次加工，将液态硫酸铵进行蒸发、干燥等加工，形成晶体、颗粒状的化肥销售。

2 半干法烟气脱硫技术研究进展

半干法烟气脱硫技术是介于干法脱硫技术与湿法脱硫技术两者之间的手段，当中比较常用的包括喷雾干燥法、循环流化床法。

2.1 喷雾干燥法

梁兴[6](2017)主要针对半干法烟气脱硫技术中的喷雾干燥法进行分析。喷雾干燥法是以石灰作为吸附剂，将石灰、水制作成为石灰浆，将其泵入吸收塔的雾化装置内，石灰浆被雾化为液滴，随后烟气进入反应塔内并与石灰液滴发生反应，二氧化硫在化学反应的作用下被清除，并且石灰浆内的水分将会被蒸发，烟气的温度开始下降，进而被排除。其中的脱硫反应物、未充分接触和使用的石灰浆吸收剂将被转化为颗粒物，经过吸收塔管道完全排出。

2.2 循环流化床法

张涤宇[7](2016)针对循环流化床法在半干法烟气脱硫技术的应用展开探讨。循环流化床法的吸收剂通常采用干态消石灰粉，或者也可以根据实际情况使用能够对二氧化硫发生吸附反应的干粉，作用原理是将烟气由吸收塔底部也就是流化床的底部引入，底部是文丘里装置，烟气进入其中后会与吸收剂进行充分的接触与融合，颗粒与气体互相之间发生剧烈的摩擦反应，流化床由此形成。随后喷雾水雾是烟气的温度降低，生成硫酸钙、亚硫酸钙，烟气排除之后，颗粒物经由管道重新吸入至吸收塔，进行循环利用。相较于其他脱硫技术方法，循环流化床方法的可循环利用率最高，甚至可达上百次，因此较为实用。

3 干法烟气脱硫技术研究进展

干法烟气脱硫技术指的是使用粉状吸收剂、颗粒状吸收剂、吸附剂以及催化剂等形式来对烟气中所含有的二氧化硫成为进行净化，主要是以石灰干法、活性炭吸附法及电子束照射法为主。

3.1 石灰干法

王小明[8](2018)针对石灰干法脱硫技术手段的应用情况进行了分析。石灰干法处理烟气的原理是将布袋除尘器视为反应器，在除尘器的管道上事前喷洒均匀的石灰粉，随后将烟气导入到除尘器当中，开启引风机后，附着在管道表层的石灰粉尘便会同烟气一同进入到布袋除尘器当中，随后石灰与烟气两者之间便会发生固-固反应，生成亚硫酸钙。石灰干法最初产生于日本，用途是处理垃圾焚烧厂所产生的烟尘污染气体，因此在日本的使用较为广泛，主要是为了除去烟气中去氯化氢，通过石灰干法处理的烟气便可达到正常排放标准。相较于其他脱硫技术，石灰干法具有十分显著的优势，操作便捷，工艺简单，前期投入以及运行过程中的成本投入均相对较低，便于管理和维护，因此便避免了管道堵塞以及腐蚀等问题，反应物同样可以重复使用。

3.2 活性炭吸附法

林驰前[9](2016)在研究中主要对活性炭吸附法在脱硫技术中的价值展开探究。活性炭吸附法的作用机制是将烟气引入可移动的吸收塔当中，提前在其中放置活性炭，在烟气进入后，二氧化硫便会被活性炭所吸附，完成脱硫的目的。随后将活性炭置于高温条件下，便可解吸再生，一般而言，每次所损失的活性炭占比在2%左右。活性炭吸附的方法目前仅在日本应用，原因在于尽管脱硫效果好，脱硫率在95%到98%之间，超过其他脱硫技术，但成本投入也相对较高，需要配备封闭的皮带传送机器、吸收塔以及解吸塔等，因此超出了很多石油炼化企业的承受能力，暂时无法大面积推广。

3.3 电子束照射法

黄培杨等[10](2015)的研究重点集中在干法烟气脱硫技术中的电子束照射法。电子束照射法的作用机制是在反应器当中鼓入按期，烟气进入其中后，使用电子加速器对反应器内的烟气进行照射，在电子束的照射下，使得烟气中的氧气、水蒸气被快速激发，进而生成具有较强能力的自由基。自由基能够使二氧化硫被快速氧化，生成硫酸，随后与反应器内的氨气发生化学反应，生成硫酸氧。电子束照射的脱硫技术手段源自日本，从上个世纪70开始便开始进行研究，随后我国电力部门与日本建立合作关系，进一步增强电子束照射技术的成熟度。电子束照射技术的主要优势为操作简单便捷，可控制性强，副产物可用于化肥的生产，但是不足之处是脱硫过程伴有高辐射的危害，必须要进行防辐射屏蔽处理。

4 结语

综上所述，随着现代人绿色、环境保护意识的不断觉醒，人们对于工业企业排污的要求越来越高，希望通过对空气排污技术水平的提升来起到净化空气的作用，因此应当要对烟气脱硫技术的应用引起重视。就现阶段来看，目前石油炼化企业的烟气脱硫技术当中，比较常用的几个类型主要包括有湿法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术以及干法烟气脱硫技术等，例如石灰石-石膏湿法、氧化镁、双碱法、喷雾干燥法、循环流化床法、石灰干法、活性炭吸附法以及电子束照射法等。在未来的发展中，烟气脱硫技术手段的水平将会越来越成熟，并且石油炼化企业也应当根据自身的实际情况来选择合适的技术，确保处理得当。