硫磺回收尾气SO2排放超标的原因及应对措施

1 前言

面对日益严峻的环境问题, 国家环保部门对于化工生产尾气排放要求也日渐提高。以硫磺回收装置为例;新的环保法要求硫磺装置尾气排放中SO2含量小于400mg/m3。对于这样严峻的要求, 尾气SO2排放浓度将成为炼化板块创先争优的重要指标。因此, 研究影响尾气SO2排放浓度的因素, 成为了今后硫磺回收装置发展的迫切需要。

2 影响因素的分析

2.1 酸性气质量

酸性气质量是影响总硫回收率以及尾气SO2排放的主要因素。重催酸性气来源有三路:胺液集中再生酸性气、尾气胺再生酸性气和汽提酸性气。胺液集中再生酸性气质量受脱硫装置中含硫干气、液态烃H2S含量、脱硫装置操作平稳程度以及上游装置外来富胺液H2S含量;且由于外来富胺液的量和来源复杂, 对于集中再生酸性气来说上游装置的操作情况对再生酸性气质量的影响非常大。因此对于集中再生酸性气而言, 影响集中再生酸性气质量的即为上游装置的操作情况。就汽提酸性气和尾气胺再生酸性气而言, 其质量则也受控于其装置的平稳运行, 但一般情况下变化不大。对于此三路酸性气, 应防止汽提酸性气带水、带氨和集中再生酸性气带烃;而防止外来富胺液带烃是关键。

2.2 尾气吸收塔C3502的吸收效果

硫磺回收装置尾气吸收塔C3502吸收效果的评价主要可以从以下方面进行:尾气吸收塔内温度控制、进塔贫液 (MDEA) 量以及贫液质量。首先, 贫液质量这一要素是讨论其他条件的基础, 而贫液温度和进塔贫液量则决定了吸收尾气中SO2的程度。在一般的操作条件下, 贫液温度降低值与净化尾气中H2S浓度的下降率大致存在表1所示的对应关系 (1) 。

进塔贫液量增加可以在一定程度上提高吸收效率, 降低尾气中SO2的含量, 但由于贫液量的提高受设备限制, 提高贫液循环量会增加能耗, 过大会引起吸收塔冲塔, 故实际生产中很难使用提高贫液循环量的方法降低尾气中SO2的含量。

贫胺液的质量对尾气中SO2的含量影响极为显著, 在其他参数不变的情况下, 贫液质量和尾气中SO2的含量的关系如表2, 可见控制好贫液质量对降低尾气SO2的含量至关重要。

注:上述数据为2015年9月——12月生产数据。

2.3 制硫单元的转化率

硫磺装置制硫单元的转化率高低直接决定了装置的总硫回收率, 同时也直接影响着吸收、再生单元的负荷, 因此如何提高制硫单元转化率对于降低硫磺装置烟气SO2排放浓度至关重要。

2.4 加氢反应器R3503中氢气含量的变化

加氢反应器R3503中主要进行的是将SO2加氢还原成H2S的过程。在这一过程中, 过剩H2含量的多少, 决定着反应程度的大小。如上游制硫单元配风过大, 生成过多的SO2进入加氢反应器, 加氢反应器出口氢气含量将迅速下降, 这时虽然加氢反应器内的温降很大, 但由于氢分压的降低, 过程气中的SO2仍然无法完全反应, 直接穿过吸收塔和焚烧炉排放到大气中。且在穿过吸收塔时会与脱硫剂 (MTBE) 反应生成难以再生的络合物而影响脱硫剂再生效果, 进一步增加尾气中的SO2含量。

3 对策

3.1 稳定酸性气量, 减少酸性气波动

加强上下游装置联系, 稳定装置操作, 防止酸性气带水、带烃;及时配风保证H2S/SO2比值1~4提高总硫回收率。

3.2 保证尾气吸收塔C3501进塔贫液质量

密切关注贫液质量, 保证再生蒸汽压力和量平稳, 当贫液中H2S含量过高时, 及时调整溶剂再生塔操作, 适当提高再生塔塔底蒸汽量, 确保贫液保持较低H2S含量。

3.3 稳定配风, 保持制硫单元的高转化率

2013年硫磺回收装置扩能改造后采用高强力单火嘴单区烧氨、外掺合两级转化制硫工艺, 保证过程气中残留的NH3小于50ppm。进炉空气及酸性气采用蒸汽预热, 提高炉膛温度。酸性气燃烧炉采用新流型燃烧器, 更好地适应酸性气中杂质含量和装置操作负荷的变化, 提高硫回收率。一二级反应器采用高效催化剂, 提高Claus段的H2S转化率。

3.4 及时应对操作波动, 保证氢气过剩量

当发生操作波动时, 立即调节H2量, 及时联系取样分析, 确保氢气含量在2%~5%, 防止因H2含量低于2%时, 造成SO2过剩和还原后的H2S在后路中继续反应, 生产硫磺堵塞设备、管线。

4 总结

(1) 协调上游装置, 减少酸性气波动是降低尾气SO2排放浓度的前提; (2) 采用优质、高效的催化剂及级配方案, 可进一步提高H2S转化率和有机硫水解率, 从而降低溶剂吸收单元负荷, 有利于降低SO2排放浓度; (3) 选择高效的脱硫溶剂和较低的贫液温度, 有助于降低SO2排放浓度。

摘要：本文介绍了锦西石化硫磺回收装置的尾气排放现状, 装置的运行情况。详细分析了影响硫磺尾气排放的原因和应对措施。

关键词：硫磺回收,尾气排放,SO2,超标

参考文献

[1] 陈赓良.SCPT法尾气处理工艺技术进展.2003, 34 (10) :28.

[2] 李鹏, 刘爱华.影响硫磺回收装置SO2排放浓度因素分析.石油炼制与化工, 2013, 44 (4) :75.79.