硫磺回收裝置尾氣處理方法討論

摘 要：簡介了用于硫磺回收裝置尾氣處理的各類工藝，對各類處理工藝的特點進行了分析。在此基礎上對氧化鎂脫硫用于硫磺回收尾氣處理的方法進行探討，介紹了其基本原理，分析了其優(yōu)缺點和可行性。

關鍵詞：硫磺回收;尾氣處理;鎂法脫硫;二氧化硫

隨著近年來環(huán)境形勢的日益嚴峻和人們環(huán)保意識的增強，我國對各類大氣污染物的排放標準日益嚴格，對硫磺回收裝置尾氣的排放要求也相應提高，進一步推動了硫磺回收裝置尾氣處理工藝的發(fā)展。以下在簡要介紹各種尾氣處理工藝的基礎上，重點對鎂法脫硫用于硫磺回收尾氣處理的方法進行討論。

1 尾氣處理工藝

目前多數(shù)硫磺回收裝置采用的是克勞斯工藝，受反應溫度下化學反應平衡的限制，單級克勞斯反應的硫回收率最高只能達到97%左右，即便采用多級克勞斯工藝，其尾氣也需經(jīng)過處理后方能符合排放標準。現(xiàn)有的尾氣處理工藝可分為低溫克勞斯工藝、選擇性催化氧化工藝、還原吸收工藝和氧化吸收工藝四類[1]。

1.1 低溫克勞斯工藝

低溫克勞斯主要包括干床亞露點工藝和液相亞露點工藝兩種[2]，前者在固體催化劑上，于低于硫露點的溫度下進行反應，由于反應生成的液硫會沉積在催化劑上，故轉化反應器需周期性地再生、切換使用;后者在略高于硫熔點的溫度條件下，在加有特殊催化劑的有機溶劑中進行反應。處理量較小時可以采用此類工藝。

1.2 選擇性催化氧化工藝

選擇性催化氧化工藝適合于處理H2S濃度較低（5%v）的酸性氣，因此可以用來處理常規(guī)克勞斯硫磺回收裝置的尾氣。該過程發(fā)生的主要反應為：

代表性工藝有Selectox工藝、Clinsulf-Do工藝、Super claus技術?，F(xiàn)階段大部分選擇性催化氧化工藝均為國外引進，鮮有我國自主發(fā)明的工藝，導致建設投資較高。

1.3 還原吸收工藝

還原吸收工藝利用氫氣和專用催化劑將硫磺回收尾氣中的單質元素硫、SO2、COS和CS2等還原或水解為H2S，利用醇胺溶液進行吸收，吸收液經(jīng)再生后循環(huán)使用，再生出的H2S則繼續(xù)作為制硫原料使用。代表性工藝包括SCOT工藝、RAR工藝、山東三維石化工程股份有限公司具有自主知識產(chǎn)權的SSR工藝。

1.4 氧化吸收工藝

氧化吸收工藝先將過程尾氣焚燒，使尾氣中的含硫化合物全部氧化為SO2，然后通過化學吸收，常見的方法包括焦亞硫酸納（Wellmann-Lord）法、梓檬酸鹽法、磷酸鈉（LabSorb、Aquaclaus）法和有機胺（Consolv）法等。近年來，在電力、冶煉和鍋爐尾氣處理領域，采用氨法、離子液體和金屬氫氧化物作為吸收劑的工藝層出不窮，這些方法同樣可用于硫磺裝置尾氣的處理。

2 鎂法脫硫技術

鎂法脫硫技術是以氧化鎂作為脫硫劑的濕法脫硫方式，作為一項在鍋爐煙氣脫硫（FGD）領域普遍采用的技術，在硫磺回收尾氣處理方面卻鮮見報道。

2.1 工藝方法

氧化鎂的脫硫機理為堿性氧化物與水反應生成氫氧化物，再與二氧化硫溶于水生成的亞硫酸溶液進行酸堿中和反應，反應生成亞硫酸鎂和硫酸鎂。按照副產(chǎn)品的利用方式不同，鎂法脫硫技術可分為拋棄法、再生法和回收法三類[3]。拋棄法鎂法脫硫工藝是將副產(chǎn)亞硫酸鎂漿液氧化成硫酸鎂，降低COD后拋棄。含有硫酸鎂的溶液大量排入海水中，雖不會對生態(tài)環(huán)境造成明顯破壞，但浪費了鎂資源;再生法將吸收副產(chǎn)的亞硫酸鎂漿液脫水、干燥，進行焙燒，產(chǎn)生MgO和SO2。其中SO2經(jīng)除塵后可用于制造硫酸，而再生的MgO可重新循環(huán)用于脫硫;回收法將吸收漿液中的MgSO3充氣氧化成溶解態(tài)的MgSO4，然后進行濃縮提純得到MgSO4*7H2O;或者直接利用吸收漿液制取MgSO3，這種方法的關鍵在于阻止MgSO3被氧化。

2.2 技術特點

美國和日本自上世紀70年代，就已開始使用鎂法煙氣脫硫技術，經(jīng)過長時間的技術積累和工程應用，此項技術已非常成熟，并且在不斷改進、提高和完善。該技術具有脫硫效率高、副產(chǎn)物可回收利用、原料豐富易得的特點，被廣泛應用于電力行業(yè)燃煤鍋爐尾氣處理過程。鎂法脫硫工藝投資少、吸收劑用量少、占地面積相對較小，脫硫效率可達95%以上，被譽為經(jīng)濟合理、環(huán)境友好、資源節(jié)約、產(chǎn)品市場廣闊的工藝方法[4]。

3 鎂法脫硫用于硫磺尾氣處理的可行性分析

我國擁有豐富的鎂質源，儲量占世界第二位，主要產(chǎn)地為：遼寧、山東、四川和內蒙等地。我國鎂資源品質優(yōu)良、價格低廉，為鎂法脫硫技術推廣提供了可靠的保證;采用鎂法脫硫技術副產(chǎn)的硫酸鎂、亞硫酸鎂用途廣泛，前者可作為化肥、工業(yè)用途，后者則可用于造紙行業(yè)。

2015年7月1日實施的GB31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》中要求新建硫磺回收裝置SO2排放濃度為400mg/m3，特定地區(qū)100mg/m3，目前硫磺回收裝置采用的尾氣處理工藝可將尾氣SO2排放降至50-100 mg/Nm3，而鎂法脫硫技術可將排放濃度降至50mg/Nm3甚至更低水平。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，當排放限值進一步降低時，現(xiàn)有技術將很難達到排放標準，屆時鎂法的優(yōu)勢將更為突出。

鎂法脫硫技術脫硫效率高，原料來源便捷，在電力、冶煉和硫酸行業(yè)積累了大量的工程經(jīng)驗。電力行業(yè)煙氣和與焚燒氧化后的硫磺裝置尾氣在成份上具有相似性，且硫磺尾氣比電廠煙氣成分更加簡單，含塵量低，含水量高。電廠煙氣在脫硫的同時還需要脫硝，而在正常操作工況下處理硫磺裝置尾氣時，僅有二氧化硫需要脫除。因此，將鎂法脫硫工藝用于硫磺裝置尾氣的處理從原理上是可行的。

4 結語

我國對工業(yè)污染物的排放要求日益嚴格，硫磺回收裝置尾氣處理工藝也有待改進。目前，傳統(tǒng)的還原吸收工藝仍是硫磺尾氣處理的主流技術，將鎂法脫硫技術用于硫磺裝置尾氣處理，尚有很多內容有待研究和探索，一方面要在新建裝置上進行工業(yè)試驗;另一方面需要對現(xiàn)有的還原吸收工藝進行改造，在工藝設備改動盡量小的情況下，使已經(jīng)采用還原吸收工藝的裝置能夠改用鎂法脫硫技術。作為一種綠色、環(huán)保、高效的SO2減排技術，鎂法脫硫技術具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]張黎，肖鴻亮.SSR硫磺回收尾氣處理工藝及其應用[J].石油與天然氣化工，2014，43（5）：478-482.

[2]陳賡良.克勞斯法硫磺回收工藝技術發(fā)展評述[J].天然氣與石油，2013，31（4）：23-28.

[3]郭如新.鎂法煙氣脫硫研究進展[J].硫磷設計與粉體工程，2009（3）：10-14.

[4]郭如新.鎂法煙氣脫硫技術國內應用與研發(fā)近況[J].硫磷設計與粉體工程，2010（3）：16-20.

作者簡介：

高揚（1987- ），男，山東省青島市人，碩士，工程師，主要從事石油化工裝置工藝設計工作。