化工硫回收裝置尾氣處理現(xiàn)狀與改造 工藝探討

劉金鑫

（沾化瑜凱新材料科技有限公司，山東? 濱州? 256800）

摘要：煤化工行業(yè)隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，得到了一定程度的改善、創(chuàng)新、進(jìn)步，但伴隨而來的便是對(duì) 生態(tài)的嚴(yán)重破壞。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略內(nèi)容的提出，讓人們逐漸開始意識(shí)到生存環(huán)境的重要性，并將環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，在國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容下，當(dāng)前較多企業(yè)使用的化工硫回收裝置已不能滿足目前需求，為此要進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，促使其能夠達(dá)到目前的全新排放要求?；诖耍疚闹攸c(diǎn)分析了脫硫工藝的具體流程，尾氣回收工藝，同時(shí)細(xì)致闡述了對(duì)裝置的改造，供參考。

關(guān)鍵詞 ：化工硫 ；回收裝置 ；尾氣處理

1? 脫硫工藝流程

1.1? 氨法脫硫工藝

         在進(jìn)行硫的回收時(shí)，具體工藝流程如下 ：上游經(jīng)過加工后產(chǎn)生的酸性氣體會(huì)進(jìn)入到 Claus 環(huán)節(jié)制備的液體硫酸黃中 ；脫硫之后的尾氣則會(huì)進(jìn)入到相應(yīng)焚燒爐進(jìn)行燃燒，之后將其中包含的硫化物轉(zhuǎn)變 成為二氧化硫 ；燃燒爐中出口處具備二氧化硫的高溫尾氣，會(huì)在硫酸銨液體中進(jìn)行氧化、洗滌與降溫，之后再進(jìn)入到氨吸收塔內(nèi)部，并與其中的氣氨產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸銨物質(zhì)；亞硫酸銨會(huì)回流進(jìn)入到硫酸銨中進(jìn)行氧化、濃縮，在達(dá)到一定濃度后，便可以用來生產(chǎn)與（NH₄)₂SO₄相關(guān)的產(chǎn)品 ；經(jīng)過 凈化之后的尾氣，只有達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后，才可以進(jìn)入到大氣中 ^[1]。

1.2? 二氧化硫吸收工藝

       （1）洗滌、降溫段。經(jīng)過脫硫后的尾氣在進(jìn)入到焚燒爐內(nèi)后，其中攜帶的 330 ℃多的高溫便會(huì)被回收，在其溫度下降到 220 ℃左右時(shí)，便會(huì)進(jìn)入到高效率的洗滌機(jī)器中；在洗滌機(jī)器內(nèi)部，二氧化硫的尾氣會(huì)經(jīng)歷硫酸銨液體噴淋、降溫、吸收，之后進(jìn)入到吸收塔的內(nèi)部；經(jīng)過洗滌環(huán)節(jié)之后的尾氣，會(huì)在氨吸收塔的底部，與空氣、氣體氨進(jìn)行充分反應(yīng)，其中產(chǎn)生的硫酸氨液體會(huì)在底部流出，經(jīng)過冷卻機(jī)器的操作后，在吸收塔、設(shè)備之間進(jìn)行不斷的流動(dòng)、噴淋，以此進(jìn)行尾氣的吸收工作。

       （2）塔內(nèi)循環(huán)噴淋吸收。在吸收塔底部未被完全吸收的尾氣中，還會(huì)進(jìn)入到一級(jí)的噴淋設(shè)備內(nèi)進(jìn)行洗滌，而其中殘留下來的尾氣則會(huì)返回吸收塔上方，與硫酸銨的液體進(jìn)行接觸，之后氣液物體會(huì)經(jīng)過多級(jí)別的噴淋，來開展分層次的反應(yīng)、吸收工作，塔盤上的硫酸銨進(jìn)入循環(huán)槽內(nèi)部之后，其會(huì)在該設(shè)備與吸收塔對(duì)殘留下來的二氧化硫進(jìn)行吸收。在進(jìn)行循環(huán)吸收的過程中，還要不斷在循環(huán)液槽的上方加水進(jìn)行稀釋，并將其底部與氣氨、二氧化硫反應(yīng)生成的硫酸銨連接，讓殘留下的尾氣進(jìn)入塔中進(jìn)行循環(huán)。在經(jīng)過一級(jí)噴淋設(shè)備的洗滌、多級(jí)塔內(nèi)循環(huán)與吸收之后，并且滿足尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)之后，再將其 排入大氣中；在循環(huán)的過程中，將吸收塔底部分的硫酸銨液體通過循環(huán)泵輸送到緩沖罐內(nèi)，最終作為成品送出去。

2? 化工硫回收裝置尾氣處理工藝

       隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步，煤化工廠在生產(chǎn)的過程中，逐漸開始注重對(duì)硫的回收工作，促使該方面的規(guī)模不斷擴(kuò)大加深，同時(shí)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略內(nèi)容的實(shí)行，以及綠色環(huán)保要求的逐漸嚴(yán)格化，讓國(guó)家制定出的標(biāo)準(zhǔn)尾氣排放總量、濃度逐漸降低。隨著煤化廠中設(shè)備的不斷向自動(dòng)化、大規(guī)模發(fā)展，這讓尾氣處理裝置成為了工藝流程中的必備部分。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，克勞斯回收工藝是一種適用范圍相對(duì) 較廣的技術(shù)之一，在現(xiàn)實(shí)中的操作也較為簡(jiǎn)單，不需要過高的資金投入，并且工藝的成熟度還相對(duì)較高，這讓其成為各大工廠的首要選擇 ^[2]。

2.1? 還原吸收

       在對(duì)克勞斯吸收工藝進(jìn)行使用時(shí)，通過將相應(yīng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，來將內(nèi)部的酸性氣體引入到燃燒爐內(nèi)部，以此將氣體中的硫化氫轉(zhuǎn)換出來后，通過充分的燃燒變成二氧化硫，之后讓這兩種氣體都進(jìn)入到克勞斯反應(yīng)器的內(nèi)部，通過高效的氧化還原反應(yīng)，對(duì)內(nèi)部混合的氣體進(jìn)行催化操作，并將其中的硫物質(zhì)分離出來，最后通過對(duì)尾氣處理裝置的使用，來對(duì)殘留的氣體進(jìn)行處理。由于尾氣吸收的方式相對(duì) 較多，為此便需要與真實(shí)情況相結(jié)合，來對(duì)具體使 用的方式進(jìn)行科學(xué)選擇。

       所謂的物理吸收方式便是通過溶劑，來進(jìn)行加氫還原，通過將其與化學(xué)吸收進(jìn)行結(jié)合，得到了硫化氫的尾氣。在使用富液對(duì)為其進(jìn)行處理，并將其引入再生塔之后，經(jīng)過高效的再生循環(huán)，來提升硫化氫氣體的整體濃度，再將該裝置安設(shè)到回收裝置中的上游。在燃燒反應(yīng)的情況下，得到了單質(zhì)的硫，之后依據(jù)克勞斯反應(yīng)的使用，來將其純度不斷提高。在獲得單質(zhì)的硫之后，還要對(duì)其開展凈化處 理操作，讓其含量達(dá)到 300×10^-6。依據(jù)對(duì)該方式的使用效果進(jìn)行調(diào)查，能夠得出其回收率能夠達(dá)到 99%，內(nèi)部的成效非常理想，特別是在甲基二乙醇的前提下使用。

       化學(xué)吸收方式，其中主要涉及了絡(luò)合鐵法、 ADA 方式。在煤化工的生產(chǎn)加工過程中，較為常見的便是 ADA 方法，其通過加碳酸鈉的烯堿液作為主要氧化介質(zhì)，之后向內(nèi)部加入適量的蒽醌二黃硫酸鈉催化劑，讓其經(jīng)過充分的氧化反應(yīng)后，便能直接從其中獲得硫磺。絡(luò)合鐵法在使用過程之中，通過對(duì)硫化氫內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，再依據(jù)螯合鐵溶液來獲取其中存在的單質(zhì)硫。不僅如此，在化學(xué)吸收方式 中，還包括了栲膠方式，其中的關(guān)鍵是相關(guān)溶液，依據(jù)對(duì)其的合理使用，來從硫化氫中獲得硫磺。

       克勞斯的還原吸收工藝，在現(xiàn)實(shí)工作中使用時(shí)， 不僅要具備極高的適應(yīng)性，在操作上還相對(duì)較為靈活?，F(xiàn)實(shí)使用的過程中，雖然在前部分會(huì)出現(xiàn)異常的情況，但是最后并未對(duì)催化劑效果的發(fā)揮產(chǎn)生惡劣影響，以及因?yàn)榱蚧厥章识蓴_到最終的結(jié)果。依據(jù)對(duì)化學(xué)、物理的方式的結(jié)合，來為產(chǎn)生尾氣制造的屏障，確保其中的污染物能被有效地控制，強(qiáng)化尾氣的吸收效果。

2.2? 低溫克勞斯

       低溫克勞斯在使用的過程中，其主要是在放熱 反應(yīng)中的可逆性作為前提，來將其中的溫度適度降 低，之后依據(jù)此來實(shí)現(xiàn)硫轉(zhuǎn)化率的平衡效果。如果該過程中溫度、反應(yīng)速度二者是正比的關(guān)系，其中一個(gè)出現(xiàn)下降的時(shí)候，另一個(gè)便要隨之而降低。催化劑是能夠?qū)囟?、速度進(jìn)行調(diào)整的最佳選擇。低溫克勞斯工藝在化工中使用時(shí)，主要是對(duì)硫進(jìn)行氧化、催化處理，之后使其成為單質(zhì)的硫。在回收裝 置使用時(shí)，要將溫度調(diào)整到 220 ℃，之后引導(dǎo)酸性氣體進(jìn)入到內(nèi)部，事先加熱回收裝置中的空氣，對(duì)氣體進(jìn)行混合處理后，再全部傳送到低溫克勞斯的 反應(yīng)器內(nèi)部，在該環(huán)節(jié)中，硫化氫在不斷地進(jìn)行著氧化。同時(shí)，提前在系統(tǒng)內(nèi)部增設(shè)冷卻調(diào)節(jié)器，對(duì)硫的露點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)控制，使其溫度低于出口位置，以此來為鍋爐給水工作提供參考，并在短時(shí)間內(nèi)將反應(yīng)熱傳遞出去，最后經(jīng)過冷凝器將氣體中存在的硫析出 ^[3]。

       在以上提及的所有過程中，都需要使用到克勞斯的催化劑，并且都是以常規(guī)模式為主。硫物質(zhì)的回收率會(huì)在 98% 左右，產(chǎn)生的效果能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。與克勞斯還原吸收方式相比較來講，雖然在回收過程中的效率相對(duì)較低，但是在投資成本、空間使用方面具備良好的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過技術(shù)人員的不斷研發(fā)，低溫克勞斯措施正在不斷升級(jí)，特別是最近的 SDP 回收工藝，將工作效率提升至了 99.3%。 此種方式在現(xiàn)實(shí)使用過程中會(huì)存在一定不足，其中的各個(gè)環(huán)節(jié)都不能產(chǎn)生偏差，一旦發(fā)生了失誤，便會(huì)對(duì)硫回收率產(chǎn)生直接干擾。

2.3? 克勞斯催化氧化

       該催化養(yǎng)護(hù)的措施在使用過程中，主要是以克勞斯常規(guī)硫的回收處理為前提，使用專項(xiàng)定制的催化劑，來對(duì)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行及時(shí)處理，在該過程中要在真實(shí)情況下進(jìn)行有效的選擇，確保將回收工作的效率大幅提升。在目前化工生產(chǎn)過程中，使用方式較多的便是超級(jí)克勞斯，其通過利用氧化的催化劑，來對(duì)酸性氣體進(jìn)行選擇性地氧化，該過程中產(chǎn)生的反應(yīng)率在 86% 左右，不會(huì)在氧化過程中產(chǎn)生水、二氧化硫，并且析出的物質(zhì)多為單質(zhì)硫，回收效率能夠達(dá)到 99%。

       超級(jí)克勞斯工藝在使用的過程中，會(huì)依據(jù)運(yùn)行時(shí)的需要，安裝具備選擇性的催化裝置，并讓其與第二反應(yīng)器連接，通過對(duì)二氧化硫的轉(zhuǎn)化，不僅得到了單質(zhì)的硫物質(zhì)，還減少了氣體中二氧化硫的含 量。不僅如此，最后一個(gè)反應(yīng)器同樣會(huì)安裝相應(yīng)的催化劑，將硫化氫轉(zhuǎn)變成為單質(zhì)的硫，該過程中反應(yīng)率雖然與其他措施相比較會(huì)更低一些，但是其中的反應(yīng)率達(dá)到了 85%，對(duì)硫物質(zhì)的回收是 99%。

3? 回收裝置尾氣處理工藝的改造

3.1? 優(yōu)化克勞斯

       在對(duì)克勞斯工藝當(dāng)前的情況進(jìn)行思考后，了解到工作的重點(diǎn)主要放在二氧化硫的排放上，尤其是煤化企業(yè)內(nèi)部鍋爐產(chǎn)生的尾氣，要將其濃度調(diào)整到 100 mg/m³ 以內(nèi)，再將其納入到尾氣焚燒爐、廢熱 鍋爐中。尾氣燃燒爐通過使用尾氣中攜帶的熱能量，來讓其處于氧化的模式，并實(shí)時(shí)對(duì)脫硫過程進(jìn)行加工，促使其中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生形態(tài)上的變化，形成相應(yīng)的無機(jī)物，減少后尾氣排放中的污染值，并將 其濃度范圍在 50 mg/m3 內(nèi)。通過對(duì)該種硫回收的變化值進(jìn)行比較后，其主要是將正常形式的克勞斯 脫硫工藝進(jìn)行規(guī)范化創(chuàng)設(shè)。與此同時(shí)，關(guān)聯(lián)可燃物 質(zhì)的燃燒工藝，之后在燃燒“3T”的理念上，引入超微顆粒的脫硫裝置，保障脫硫裝置內(nèi)部的氣體 混合程度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并且其中的停留時(shí)間長(zhǎng)度、停留具體溫度都符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。焚燒爐中的廢氣要借 助使用阻火器進(jìn)行傳輸，拓展廢液罐中的空間，在相應(yīng)氣體進(jìn)入到爐中經(jīng)過加壓優(yōu)化、霧化泵內(nèi)部之后，會(huì)在廢液噴槍的作用下讓相應(yīng)液體進(jìn)入待焚燒爐內(nèi)部，來進(jìn)行對(duì)其的脫硫工作。不僅如此，在對(duì)脫硫工藝進(jìn)行改造時(shí)，能夠讓相應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行充分的燃燒，并通過剩下的熱量，來進(jìn)行壓力增加，對(duì)其中的余溫進(jìn)行科學(xué)吸收。在壓力增加完成之后，還 要將尾氣傳送到吸收塔內(nèi)部，之后再加上洗滌、降 溫等相關(guān)的操作，來對(duì)內(nèi)部的二氧化硫氣體進(jìn)行吸收，從而達(dá)到霧化的目標(biāo)。在以上過程中完成之后， 還會(huì)將已經(jīng)處理的尾氣存在硫回收裝置塔頂模塊內(nèi)部，并在煙囪的作用下對(duì)氣體進(jìn)行排放 ^[4]。

3.2? 完善零排放

       當(dāng)前國(guó)內(nèi)新建的煤化工裝置凈化系統(tǒng)都是使用低溫甲醇洗工藝措施，其能將氣體中的硫化氫、二 氧化碳進(jìn)行脫除，經(jīng)過濃縮操作時(shí)，還可以被提純至 30%。為此，可將克勞斯工藝裝置尾氣中的硫化氫、二氧化碳、工藝氣加入氫氣進(jìn)行反應(yīng)，以此 來將其中的二氧化硫、少部分有機(jī)硫轉(zhuǎn)變成為硫化 氫，經(jīng)過增壓之后傳送到低溫甲醇洗內(nèi)部，并且被 低壓閃蒸的無硫甲醇將硫化氫吸收之后，再循環(huán)接 入到克勞斯裝置中，以此來實(shí)現(xiàn)零污染的排放效果。

3.3? 尾氣改造結(jié)果

       在裝置尾氣處理改造的過程中，關(guān)鍵重點(diǎn)的便是設(shè)備、投資成本。通過結(jié)合克勞斯、氨法脫硫工藝，在設(shè)備中主要涉及了脫硫塔、尾氣鼓風(fēng)機(jī)、余熱鍋爐等，投資的成本在 1800 萬元左右。在使用零排放處理工藝中，設(shè)備主要包括了冷卻劑、加壓風(fēng)機(jī)、加氫反應(yīng)器等，成本大約在 2600 萬元左右。 通過對(duì)工藝操作形式進(jìn)行比較后，零排放處理需要進(jìn)行加氫還原、氣體洗滌、深冷環(huán)節(jié)，其中的流程 相對(duì)較長(zhǎng)，換熱器使用的次數(shù)較多，會(huì)增加資金方面的投入；在三廢加工方面二者都不產(chǎn)生廢氣排放的情況；在技術(shù)的安全性、可靠性方面，克勞斯、 氨法脫硫的結(jié)合，讓其被廣泛使用在鍋爐尾氣脫硫中，由于國(guó)家在該方面的需求較高，使其受到了良好的推廣。

4? 結(jié)語

       綜上所述，通過對(duì)煤化工廠尾氣的脫硫處理，不僅讓周邊的生態(tài)環(huán)境得到了良好的保護(hù)，還在一定程度上節(jié)省了能源的使用。通過對(duì)脫硫工藝流程、化工硫尾氣回收工藝、回收裝置尾氣處理的改造進(jìn)行細(xì)致分析后，了解到為了能夠讓煤化工企業(yè)得到更多的發(fā)展機(jī)遇，便要通過相應(yīng)技術(shù)手段，來對(duì)裝置尾氣處理工藝進(jìn)行整改，之后依據(jù)對(duì)脫硫情況的具體分析，來讓尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)該行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。

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