硫磺回收装置尾气处理技术比选

田鑫

摘要：当今随环保标准不断提高，对硫磺回收尾气的处理技术不断提出更高的要求。本文通过归纳总结出硫磺回收装置尾气达标的技术存在的问题，阐述几种硫磺回收装置尾气处理技术，为尾气处理技术比选提供专业合理的思路。

关键词：硫磺回收；尾气处理；工艺技术比选

引言：随全球环保问题不断受到人们关注与重视，各国对二氧化硫的排放标准不断提高，这对硫磺回收装置尾气处理技术提出了更高的要求。国家环境保护部规定存在硫磺回收装置的每立方米二氧化硫排放值最高为400mg，而对于大气污染较为严重的小容量大气环境和脆弱的生态环境，每立方米二氧化硫排放最高值为100mg。本文对硫磺回收装置尾气处理技术进行比选，以期实现企业经济效益与环保效益最大化。

1 硫磺回收装置尾气处理技术问题

过去国内主要采用2种工艺技术处理硫磺回收装置的尾气，一种是通过两级克劳斯，经过加氢还原吸收，最后进行尾气焚烧工艺；第二种是在两级克劳斯的基础上用催化氧化代替，再进行尾气焚烧工艺。

但由于新标准对二氧化硫排放限值的要求不断提高，这两种工艺在尾气处理时无法达到新的标准，具体问题如下。对于加氢还原反应吸收尾气的处理技术而言，是将含硫的物质包括SO₂、COS及CS₂加氢还原成H₂S，然后选择胺液分别吸收，经胺液处理过的硫化氢继续循环进入两级克劳斯的阶段^[1]。该工艺暴露出的问题有：一、催化剂性能严重影响加氢反应器的转化率，工艺过程中仍有因催化剂因素存在部分有机硫没被转化成硫化氢，因此胺液不能完全吸收，而是和尾气一起排放。二、胺液虽然能吸收尾气中的硫化氢，但受反应平衡理论制约，胺液无法全部吸收硫化氢，导致约0.5%的硫化氢在尾气中排放，不合标准。

对于催化氧化尾气处理技术而言，是指选择性地添加氧化催化剂在催化氧化反应中，将尾气中的硫化氢直接转变成单质硫。该工艺暴露出的主要问题是指选择性氧化催化剂的性能问题导致转化率提高受限，使得约1%的硫化物进入尾气中一同排放，导致二氧化硫含量超标^[2]。

2 满足标准的尾气处理技术介绍

2.1氨法尾气脱硫工艺

氨法尾气脱硫工艺的基本过程包括二氧化硫的吸收及亚硫酸铵的氧化。大致的工艺流程为：将克劳斯的尾气直接排入焚烧炉里，经过一段时间的焚烧处理后再进入胺法脱硫系统中。胺法脱硫的核心机制就是脱硫塔，塔内分为两个区域包括吸收区及氧化区。存在于烟气中的胺液往上或下喷出并发生发生反应，排除二氧化硫和三氧化硫，生成亚硫酸铵和亚硫酸氰铵。塔顶排出脱硫后的烟气，塔底形成的硫酸铵溶液的结晶以干燥处理的方法产出产出硫酸铵。该技术削减SCOT尾气处理的步骤，同时排出的尾气里不存在粉尘，保证硫酸铵的生产。该技术存在问题：一、工艺开展过程中有少量氨不参加化学反应直接排出，直接从烟囱挥发。二、此法经常出现气溶胶的现象，即由硫酸铵等多种物质组成的固体液态小质点，随烟气一起排出。

2.2络合铁催化剂处理尾气工艺

络合铁催化剂作为新型脱硫催化剂，在焦炉煤气脱硫系统中广泛的运用。络合铁脱硫催化剂存在两种不同形式，包括：淡黄色结晶粉末的存在形式和红棕色的液体存在形式。络合铁同稳定剂组成淡黄色晶体粉末物，同缓蚀剂、吸收剂组成红棕色液体。络合铁催化剂处理尾气主要是利用氧气氧化硫化氢转变为单质硫，适用于高含量硫的原料气。

2.3碱法洗涤脱硫工艺

碱法洗涤脱硫工艺基本原理就是利用烧碱溶液与烟气中的二氧化硫接触发生两次反应，生成亚硫酸氢钠。大致的工艺技术路线为：经过焚烧阶段后的烟气排入烟气净化器进行换热降温，最后进入尾气脱硫塔。工艺要求在脱硫塔入口设置喷嘴，使烟气经过冷却后能直接进入吸收区；设置喷头将碱溶液喷入吸收层，与烟气形成逆流，最终实现降温目的。为控制氢离子浓度指数将循环泵连接喷淋层，增减溶液，以7左右为标准控制氢离子浓度，最大程度上提高脱硫效果且使用最少的吸收剂^[3]。除雾后的烟气升温处理经烟囱达标排放。整个流程中，该工艺提高了尾气二氧化硫的回收率，大大幅度降低了硫磺回收装置尾气二氧化硫的排放量。与此同时，该工艺也存在脱硫过程中产生大量废水的问题，需要消耗大量碱液处理废水中的硫酸钠。

2.4低温甲醇洗工艺

低温甲醇洗工艺技术是采用甲醇有机溶剂充当吸收剂，通过利用甲醇在低温环境下能够对二氧化碳、硫化氢、COS等酸性气体溶解度大的特点，分阶段或同时进行脱除酸性气体的净化工艺。由于煤化工硫磺尾气中含有不同形态的硫化物，可以采取加氢还原反应转变硫化物为还原硫化氢，再将其排入低温甲醇洗装置，以实现脱硫。改工艺技术基本流程为：从硫磺回收装置收集到的尾气加氢转化成硫化氢排入激冷塔，用逆流急冷水降温后再进入低温甲醇洗装置。此时利用低温甲醇选择性吸收硫化氢形成甲醇富液，再返回再生单元吸收硫化氢循环回硫磺回收装置，最终实现回收尾气硫的低量排放

3 尾气处理技术选择的思路

通过对以上四种工艺技术的介绍，容易得知四种工艺技术各有长处与短处，在选择尾气处理技术的时候需要结合自身资金与项目实际内容进行筛选，总结以下思路作为参考。

3.1碱法洗涤脱硫工艺

该工艺技术系统复杂，流程周期长，投资成本高且工程消耗量巨大。如前所述，巨大的废水会加重污水处理厂的负担，增加污水处理的成本。若要回收硫酸钠以出售获利，势必要设置处理系统，导致投资成本进一步增加。即选择此工艺技术时，产生的硫酸钠废水量不多时可以采用，但无法回收硫酸钠。

3.2氨法尾气脱硫工艺

该工艺巨大的优势在于其产生的硫酸铵是实用的农用肥料，经收集出售，收入可观，尤其对于大多数设置回收系统的煤化工项目而言，完全可以将自产的废氨水当成脱硫吸收剂使用，以实现废水治理废气。另外，根据技术专家的经验，硫磺回收装置与锅炉氨法脱硫装置距离最好小于800米以防止硫酸铵结晶堵住管道和管道因过长成本增加。因此，在开展新项目后需要在总图布置时就要严格把控这两个主要装置的距离。

3.3络合铁催化剂处理尾气工艺

新型络合铁脱硫后生成副盐的概率很低，投入氨和碱的使用的成本和处理副盐由此降低^[4]。脱硫废液的减少节约了用水量和降低能耗，提高了经济效益和环保效益。但是脱硫废液中存在悬浮硫及氨需要加强控制，以促进脱硫工作的稳定开展。

3.4低温甲醇洗工艺

该工艺因其没有尾气处理装置，建设投资较小。从理论的角度看，低温甲醇洗工艺是能实现无废气排放。但是，若采取改工艺处理废气，要求相关管理者在工艺包编制时能够详细安排硫磺回收尾气的处理方法和处理量，最大程度避免硫磺回收尾气时运行不顺畅。另外，由于该技术装置还是实验阶段，尚未投入运行，存在一定的技术风险。

结语：企业经济的发展和环保压力增减是同向变动的，尾气处理排放的达标是缓解环保压力的重要一环。在进行尾气处理技术上的选择时，需要结合企业实际情况和项目状况，统筹考虑不同工艺的优缺点，帮助企业实现经济和环保效益最大化。

参考文献：

[1]曹东学.硫磺回收装置尾气处理技术比选[J].石油炼制与化工,2019,50(06):64-69.

[2]刘帅,杨彬,文增坤.新标准下硫磺回收装置尾气排放处理技术探讨[J].石油化工应用,2018,37(01):124-127.

[3]韩科,刘春辉.新排放标准下的硫磺回收尾气处理技术选择[J].现代化工,2017,37(09):159-163.

[4]张迎,赵霞,傅晓乐,李超维.硫磺回收装置尾气处理新技术对比[J].中国石油石化,2016(23):20-21.