硫磺回收装置尾气二氧化硫达标排放工艺优化

硫磺回收装置尾气二氧化硫达标排放工艺优化

谢静

中石油乌鲁木齐石化公司 830019

摘要：在进行硫磺回收装置的为其处理与排放的过程重，要根据相关的规定以及要求，对硫磺进行排放。基于此，文章通过对硫磺回收装置尾气排放的因素进行分析，为降低SO₂的排放值制动有效措施。

关键词：二氧化硫；达标排放；措施

中图分类号：X548.1 文献标识码：A

1影响尾气SO₂达标排放的主要因素

1.1酸性气的质量因素

硫回收的概率以及二氧化硫排放标准在一定程度上会受到硫回收装置的影响。原料气为溶剂再生废水分离氢化产生的纯酸性气体，废水用于分离非氢化产生的酸性气体。原料质量的主要指标是酸性气体中H₂S含量、烃类含量、水分含量和氨含量^[1]。

1.2配风比因素

硫回收装置运行的核心是反应器内气流组织的调整。该装置配备H₂S/SO₂比例电路网络分析仪，可根据分析仪值调整流量分布，控制H₂S/SO₂摩尔比，但调整延迟。

1.3硫催化剂因素

硫催化剂是影响硫回收最重要的因素，催化剂的性能直接影响硫回收。通过使用高活性硫催化剂能够对硫转化率进行一定程度的提升，对反应器的温度进行有效的控制，使其在床层温度高活性范围内进行控制，与此同时，实现精细化操作，以免催化剂的活性出现，对回收率进行有效的提升，减少废气排放与SO₂排放^[2]。

1.4液硫池废气

在溶解的液体硫中含有一定量的H₂S。如果不进行有效的清除，液体硫装车部位和固体硫成型装置会产生强烈的化学气味，在液体硫的运输过程中，要避免发生硫爆炸。对于含硫气体可以在蒸汽抽提器的基础上到燃烧炉内，与此同时，炉内的温度也会逐渐下降，这会影响氨的燃烧效果。为了提高氨的燃烧温度，必须将部分纯酸性气体调到燃烧炉的中部，造成部分碳氢化合物燃烧不完全，CO向尾部转移，生成有机硫。有机硫不会水解进入焚化炉产生SO₂，这将影响工厂的SO₂排放。

2优化措施

2.1先进控制有效引进

超前控制是指那些与常规控制不同、管理效果优于常规控制的管理策略。它通常用于解决无效甚至超出传统控制范围的复杂工业过程的管理问题。对于硫生产以及SO₂的排放是通过H₂S/SO₂进行控制的。传统的PID控制方法不能准确地控制比例。据调查，该石化公司于2016年引进了先进的硫磺装置控制技术，并于2017年的8月份进行正式的生产。经过研究的结果表明，使用硫控制技术之后，硫排放减少50mgm^-3。研究的结果表明控制方面占据一定优势，可以考虑引入先进控制来提高H₂S/SO₂调节的准确性^[3]。

2.2尾气加氢工艺进行优化

两个排气装置均配备低温加氢催化剂，进口采用中压饱和蒸汽加热。由之前的标定可知，在吸收塔吸收H₂S后，脱硫剂的效率相对较低。有机硫是造成二氧化硫高排放的主要原因，水解是关键因素。根据研究结果和其他炼油厂的效益分析，液态硫脱气有其自身的优势。

硫厂净化后的废气作为气源和脱气产生液硫脱气鼓泡，节省了风量(以风机风作为气源，风量为300Nm³·h^-1)，脱气后的液态硫质量满意。根据这个假设，不需要额外的材料，节省投资，低能耗。液态硫池的废气由燃烧炉转化而来，根据理论计算，增加炉温度可使炉温度增加约44°C，所以纯酸气体的用量减少到介质，碳氢化合物的燃烧是更加完整，有机硫的生产减少，减少了二氧化碳的排放^[4]。

2.3调整H₂S/SO₂的比值

2.3.1转化率对比

表1和表2显示了三个冷出口单元、燃烧炉、一次和二次转炉的转换模拟软件，假设酸性气体流量和质量相同，硫化氢/硫化氢比例在4到2之间。结果表明，当H₂S/SO₂=2，燃烧炉、一和二的转化率高于H₂S/SO₂=4，S原子进入排气装置的数量从第三冷却区域进入排气装置，转化率越高，压力越低的排气装置，SO₂排放值越低^[5]。

表1三冷出口组分对比/kmol·h-1

表2转化率对比/%

2.3.2温度影响对比

图1是2019年某市月平均气温分布图。可以看出，从5月到11月，全市的平均环境温度都在30℃以上。图2贫液进吸收塔前的温度。从7月10日到10月10日，液体在进入吸收器之前即使无脂液体被冷却，水也被冷却。当液体温度高于40℃时，硫化氢对无脂液体的吸收效果明显降低。

图1某城市2019年月平均气温图 图2吸收塔贫液入口温度图

总之，脱脂液温度与H₂S的吸收呈反比例。一年中有六个月，环境温度在30摄氏度以上。环境温度越高，贫液的冷却的有效性越低。脱脂液的温度高，H₂S的吸收就会越差。克劳斯装置的转化率越高，之后引入的硫就越少，脱脂液的负荷就越低，对二氧化硫排放的控制就越强^[6]。

2.4H₂用量对比

利用Aspen软件模拟了H₂S/SO₂=2以及等于4的冷输出值。结果如表3所示。将输出的所有S都转化为S₈，当比值为2，S₈=0.23515时，理论需氢量为9.8560kmol·h^-1。理论需氢量为7.1393kmol·h^-1，比值为4，S₈=0.23354。当比例为2时，所需氢量较大：9.856~7.1393=2.7183kmol·h^-11=60.89Nm³·h^-1。所以可以看到H₂S/SO₂=2比H₂S/SO₂=4需要更多的氢。

表3三冷出口组分对比

总之，考虑SO₂排放标准的优化和环境温度的影响，H₂S/SO₂=2的控制要记性有效的控制，数值大于H₂S/SO₂=4。

结语：从以上分析可以看出，通过引入先进控制优化废气加氢工艺，H2S/SO2比例由4降至2，降低二氧化硫排放。

参考文献：

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[2]吴英杰，罗才鑫，罗丽琪.数字经济发展对二氧化硫排放的影响——基于省级面板数据的实证[J].武汉职业技术学院学报，2021，20(01)：82-88.

[3]张达标，陈志明，莫招育，刘慧琳，黄炯丽，穆奕君，梁桂云，李宏姣，杨俊超，黄喜寿，李昊，胡宝清.燃用蔗髓锅炉的硫平衡及二氧化硫排放分析[J].环境监测管理与技术，2020，32(02)：65-67.

[4]曹静，郭哲.排污权交易制度对试点地区工业二氧化硫排放强度的影响——基于合成控制法的研究[J].复旦公共行政评论，2019(02)：107-136.

[5]胡兆廉，石大千.“溢出效应”抑或“污染效应”?——贸易自由化对工业二氧化硫排放的新视角与再测算[J].统计研究，2019，36(12)：94-105.

[6]田刚,贺国旭,王莉,韩永军,李松田. 折光率法在有机胺类吸收二氧化硫吸收量测定中的应用[A]. 河南省化学学会.河南省化学会2020年学术年会论文摘要集[C].河南省化学学会:河南省化学学会,2020:1.