劉宗社 王軍 倪偉 許娟 朱榮海 王永衛(wèi)

1.中國石油西南油氣田公司天然氣研究院 2.中國石油西南油氣田公司開發(fā)處 3.中國石油大連石化分公司

為了控制大氣污染物SO2的排放量，國家對污染物排放提出了更高的要求，發(fā)布實(shí)施了GB 31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，要求排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于400 mg/m3，環(huán)境敏感地區(qū)排放限值小于100 mg/m3[1-5]。近期正處于報(bào)批稿階段的《陸上石油天然氣開采行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》也根據(jù)硫磺回收裝置的規(guī)模規(guī)定：裝置規(guī)?！?00 t/d時(shí)，排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于800 mg/m3；裝置規(guī)模大于200 t/d時(shí)，排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于400 mg/m3。排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度的影響因素來源包括：①液硫脫氣后的廢氣引入焚燒爐直接燃燒處理。根據(jù)實(shí)際檢測，會(huì)造成排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度增加約100～200 mg/m3。②還原吸收后吸收塔塔頂凈化氣中H2S和有機(jī)硫含量。在采用合理的催化劑級配組合使用方案及加氫還原單元采用高效脫硫溶劑脫除H2S后，此部分剩余的硫化物對煙氣的影響將會(huì)被大幅度削減。因此，液硫脫氣廢氣中硫化物是造成煙氣排放濃度偏高的關(guān)鍵因素之一。

克勞斯硫磺回收裝置生產(chǎn)的液硫中通常溶解有少量H2S，隨著硫蒸氣冷凝進(jìn)入液硫池，H2S溶解于液硫時(shí)不僅有物理溶解，還會(huì)生成多硫化氫(H2Sx)，H2S在液硫中的溶解量隨溫度升高而增加，在典型的克勞斯裝置生產(chǎn)條件下，由氣液平衡數(shù)據(jù)計(jì)算可得，液硫中H2S體積分?jǐn)?shù)為250×10-6～450×10-6，而加拿大Alberta硫磺研究院有限公司根據(jù)現(xiàn)場分析所得數(shù)據(jù)表明，H2S體積分?jǐn)?shù)實(shí)際數(shù)據(jù)比計(jì)算數(shù)據(jù)高約200×10-6，其主要原因是在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場條件下，液硫在冷凝器中沒有足夠的停留時(shí)間以達(dá)到低溫下的平衡溶解度[6]。因此，工業(yè)生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的液硫中會(huì)含有較多的H2S和硫蒸氣，為了保證液硫的安全加工或運(yùn)輸，必須先脫除溶解于其中的H2S，使其體積分?jǐn)?shù)滿足小于10×10-6的要求[6]。

液硫經(jīng)脫氣處理后進(jìn)入液硫儲(chǔ)罐或直接送往成型設(shè)備，液硫池氣相空間內(nèi)因脫氣釋放的氣體中含有微量H2S、硫蒸氣及SO2，必須進(jìn)行處理，否則會(huì)污染環(huán)境，并對現(xiàn)場操作人員的健康帶來危害。對于液硫脫氣后的廢氣處理方式目前有兩種：①引入焚燒爐直接燃燒轉(zhuǎn)化為SO2后排入大氣；②引入硫磺回收裝置進(jìn)行處理。第1種方式將液硫脫氣廢氣經(jīng)過蒸汽噴射器引入焚燒爐燃燒處理[7]，會(huì)使排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度增加100～200 mg/m3，這也是還原吸收類尾氣處理后影響煙氣中SO2排放濃度的主要因素之一。第2種方式將液硫池廢氣引入硫磺回收裝置燃燒爐或加氫反應(yīng)器進(jìn)行處理[8]，廢氣不直接進(jìn)入焚燒爐，實(shí)現(xiàn)了硫的循環(huán)處理及回收，提高了整套裝置的硫回收率，減少了污染物的排放。

1 國內(nèi)外液硫脫氣工藝技術(shù)對比

按照不同的液硫脫氣原理，國內(nèi)外研究開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用的液硫脫氣工藝包括：Shell脫氣工藝、Aquisulf脫氣工藝、ExxonMobil脫氣工藝、Amoco(BP)脫氣工藝、D'GAASS脫氣工藝、HySpec脫氣工藝和LS-DeGAS脫氣工藝，這幾種工藝在設(shè)計(jì)工況條件下均可將液硫中H2S體積分?jǐn)?shù)脫除至10×10-6以下[9]。液硫脫氣技術(shù)的研究開發(fā)主要是國外幾大公司，其中Shell公司的空氣鼓泡脫氣工藝、Total公司的Aquisulf脫氣工藝、BP公司的Amoco脫氣工藝在國內(nèi)均有應(yīng)用。近年來，國內(nèi)自主研發(fā)的LS-DeGAS液硫脫氣工藝的應(yīng)用數(shù)量也在迅速增加。國內(nèi)外液硫脫氣工藝技術(shù)對比見表1。

從表1可以看出，Shell公司的空氣鼓泡脫氣工藝是應(yīng)用最廣泛、裝置數(shù)量最多的脫氣工藝。其原因是空氣來源方便，同時(shí)，空氣中含有的O2可使相當(dāng)一部分H2S在脫氣的過程中通過克勞斯反應(yīng)轉(zhuǎn)化為元素硫，減少了液硫脫氣廢氣中的硫化物含量。

國內(nèi)三大石油公司近200套硫磺回收裝置的液硫脫氣以空氣鼓泡法為主，部分裝置采用硫循環(huán)法和固定床脫氣法，液硫脫氣工藝均來自于國外公司的工藝包，實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，硫循環(huán)法和固定床脫氣效果往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，脫氣后液硫中H2S體積分?jǐn)?shù)大于10×10-6，甚至達(dá)到57×10-6，分析原因主要是液硫脫氣時(shí)間不足。其次，通過機(jī)械攪動(dòng)的方式只能脫除溶解的H2S，而化學(xué)結(jié)合的H2Sx無法分解釋放H2S。另外，采用固定床脫氣時(shí)，由于在較低的操作溫度下催化劑孔道中積硫，造成催化轉(zhuǎn)化效果降低。同時(shí)，孔道堵塞還會(huì)增加床層壓降。

液硫黏度具有隨溫度升高先增大后降低的特性。因此，各級冷凝器、液硫池及管線等均進(jìn)行了蒸汽夾套保溫，確保液硫溫度為140～160 ℃，在此溫度范圍內(nèi),液硫黏度最小。液硫脫氣的廢氣普遍采用蒸汽抽射的方式引出，而廢氣溫度多為130～150 ℃，但由于廢氣從液硫池氣相空間到引射器至焚燒或硫磺回收單元的距離均較長，若保溫不到位，將造成液硫在管線中冷凝，從而堵塞管道。空氣鼓泡液硫脫氣時(shí)間通常需達(dá)到24 h以上，才能確保脫氣效果，對于大型硫磺回收裝置而言存在困難。同時(shí)，由于受硫磺回收裝置上游或裝置本身波動(dòng)的影響，使得液硫脫氣效果達(dá)不到理想的結(jié)果，造成脫氣后液硫中的H2S體積分?jǐn)?shù)超過10×10-6。因此，液硫脫氣目前的發(fā)展趨勢是采用組合工藝，確保脫氣后液硫中H2S體積分?jǐn)?shù)小于10×10-6。采用硫循環(huán)和空氣鼓泡工藝的組合，可將脫氣后液硫中H2S體積分?jǐn)?shù)降至5×10-6以下。

表1 國內(nèi)外液硫脫氣工藝技術(shù)對比Table 1 Comparison of liquid sulfur degassing process at home and abroad工藝名稱裝置套數(shù)初始工藝特點(diǎn)缺點(diǎn)改進(jìn)后的工藝特點(diǎn)硫磺質(zhì)量可操作性和可靠性投資Aquisulf脫氣工藝80+①需注氨;②停留時(shí)間長;③機(jī)械攪拌①Elf Aquitaine公司專用催化劑;②易污染硫磺;③需專用泵①用液體催化劑替代氨;②消除了銨鹽;③縮短停留時(shí)間易碎,粉塵大①液硫池容積增大;②泵的輸送量大催化劑費(fèi)用昂貴ExxonMobil脫氣工藝10+①化學(xué)添加劑;②專用噴嘴攪拌①易污染;②成品硫磺中的H2S體積分?jǐn)?shù)脫除至10×10-6有待考察①多個(gè)文丘里噴嘴;②停留時(shí)間長;③采用中壓蒸汽易碎,粉塵大①停留時(shí)間長;②需氧量大①操作成本高;②停留時(shí)間長Shell脫氣工藝200+①專用汽提塔;②壓縮空氣①需要外部空氣和硫坑;②壓力要足夠低①汽提塔分割成兩個(gè)區(qū);②增加隔板以增加停留時(shí)間無影響所需的壓縮空氣有限①操作費(fèi)用低;②可能造成停工損失Amoco脫氣工藝20+①固定床反應(yīng)器;②催化劑將H2S氧化為硫操作裝置需單獨(dú)設(shè)計(jì)也可布置在液硫池內(nèi)無影響①操作維修方便;②不影響主裝置運(yùn)行投資費(fèi)用高D'GAASS脫氣工藝50+①在一個(gè)獨(dú)立容器中脫硫;②用空氣分布器逆流鼓泡且攪拌①需要冷卻液;②需要控制流程和液位從接觸塔至液硫池設(shè)有1根回流管,在非正常情況下液硫能循環(huán)到液硫池?zé)o影響冷卻介質(zhì)要根據(jù)裝置采用的硫回收工藝來定操作成本較高HySpec脫氣工藝10+①以射流空氣攪拌脫硫;②以專用胺作為催化劑①設(shè)有專用的鼓風(fēng)機(jī);②需要催化劑;③4個(gè)拋光接觸器1根導(dǎo)流管從頂部深插入液下,導(dǎo)流管內(nèi)安裝有專門的葉輪催化劑對硫磺質(zhì)量影響很?、僭O(shè)備多;②故障率高;③維修量大投資較高LS-DeGAS脫氣工藝28+①以凈化尾氣鼓泡;②液硫池設(shè)兩個(gè)分區(qū)①專用催化劑引入硫磺回收裝置加氫反應(yīng)器再次處理無影響①操作性好;②運(yùn)行成本低①投資少;②排放SO2質(zhì)量濃度低于200 mg/m3

表2 工業(yè)裝置典型液硫脫氣廢氣組成及工藝參數(shù)Table 2 Composition and process parameters of typical liquid sulfur degassing industrial units脫氣方法溫度/℃壓力(a)/kPay(H2S)/%y(SO2)/%y(S6)/%y(S8)/%y(CO2)/%y(O2)/%y(N2)/%y(Ar)/%y(H2O)/%空氣鼓泡法1301040.0300.0280.0010.0040.01712.06745.3350.54041.978硫循環(huán)法1401150.4170.0000.0000.0000.0009.43735.5580.00054.588

2 液硫脫氣廢氣組成及特點(diǎn)

液硫脫氣的工藝和廢氣引出方式?jīng)Q定了廢氣的基本組成，國內(nèi)硫磺回收裝置液硫脫氣以空氣鼓泡脫氣工藝為主，廢氣引出方式普遍采用蒸汽引射。采用硫循環(huán)脫氣和蒸汽噴射引出廢氣時(shí)，廢氣中必然含有大量水蒸氣；采用空氣鼓泡法脫氣時(shí)，廢氣中必然含有較高濃度的O2。表2是典型的硫循環(huán)脫氣和空氣鼓泡液硫脫氣蒸汽噴射引出廢氣的工藝操作參數(shù)和組成情況。

3 液硫脫氣廢氣處理計(jì)算研究

為了掌握液硫脫氣廢氣對硫磺回收裝置的影響，實(shí)驗(yàn)室利用VMGsim9.5軟件建模，模擬常規(guī)二級克勞斯+還原吸收尾氣處理工藝流程，硫磺回收尾氣處理為標(biāo)準(zhǔn)SCOT工藝流程，液硫脫氣利用空氣鼓泡法脫氣，液硫脫氣廢氣工藝的操作參數(shù)及組成見表3，計(jì)算研究工藝流程見圖1。以宣漢天然氣凈化廠基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表4。單元設(shè)備包括燃燒爐及廢熱鍋爐、預(yù)熱器、反應(yīng)器、冷凝器、液硫池、在線爐和加氫反應(yīng)器。計(jì)算過程中，控制克勞斯三級冷凝器出口過程氣中的H2S/SO2體積比為2，將液硫脫氣廢氣分別引入硫磺回收裝置燃燒爐、克勞斯反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器進(jìn)行計(jì)算，分析對比液硫脫氣廢氣引入前后對硫磺回收裝置的影響。

表3 空氣鼓泡廢氣工藝操作參數(shù)及組成Table 3 Process parameters and composition of air bubbling exhaust gas溫度/℃壓力(A)/MPa質(zhì)量流量/(kg·h-1)CO2O2N2ArH2OH2SSO2S6S8合計(jì)鼓泡空氣800.4187.4611.410.431.2840.8吹掃空氣800.3149.9489.28.325.0672.7液硫池廢氣1300.0970.7334.61 100.618.758.30.91.60.10.91 516.4

表4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)Table 4 Basic design data物流溫度/℃壓力(A)/MPa摩爾流量/(kmol·h-1)y(H2)/%y(N2)/%y(Ar)/%y(O2)/%y(CO)/%y(CO2)/%y(H2S)/%y(SO2)/%進(jìn)燃燒爐空氣800.1611 331.67673.5310.87619.7270.028進(jìn)燃燒爐酸氣400.161996.8120.00139.30256.300燃燒爐出口過程氣9790.1512 316.1190.97942.2780.5031.07215.1245.0783.124一反入口過程氣2400.1422 152.6831.05445.4870.5421.15316.2735.4603.361二反入口過程氣2100.1312 099.4301.0846.6410.5551.18317.6162.2301.112加氫入口過程氣2800.1222 232.2841.32848.0390.5721.46816.9630.6550.325物流y(COS)/%y(CH3SH)/%y(C3H5SH)/%y(CS2)/%y(H2O)/%y(CH4)/%y(C2H6)/%y(C3H8)/%y(S2)/%y(S6)/%y(S8)/%進(jìn)燃燒爐空氣5.838進(jìn)燃燒爐酸氣0.0010.0090.0014.0710.315燃燒爐出口過程氣0.5240.35123.5627.4030.002一反入口過程氣0.5640.37825.3510.1260.251二反入口過程氣0.0190.01629.3610.0520.135加氫入口過程氣0.0180.01530.5250.0560.036

表5 廢氣引入硫磺回收裝置和尾氣加氫處理裝置的影響Table 5 Influence of exhaust gas introducing into sulfur recovery unit and tail gas hydrogenation treatment unit項(xiàng)目空氣摩爾流量/(kmol·h-1)燃燒爐溫度/℃一反出口溫度/℃二反出口溫度/℃二反出口總硫化物摩爾分?jǐn)?shù)/%硫回收率/%加氫反應(yīng)器出口溫度/℃基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1 331.6769793152331.0995.0323基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模擬計(jì)算1 382.7329793042280.8295.1313液硫脫氣廢氣引入燃燒爐1 326.9229703042280.8594.9313液硫脫氣廢氣引入一級克勞斯反應(yīng)器1 329.7739823372370.9994.4313液硫脫氣廢氣引入二級克勞斯反應(yīng)器1 329.4619823042701.4892.4313液硫脫氣廢氣引入加氫反應(yīng)器1 382.7329793042280.8295.1365

在將液硫脫氣廢氣引入燃燒爐時(shí)，由于空氣流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酸氣流量，空氣流速明顯大于酸氣流速，故在燃燒爐爐頭位置沒有多余接口的情況下，選擇將液硫脫氣廢氣引入燃燒爐主空氣管線，同時(shí)設(shè)置雙閥聯(lián)鎖控制和止回閥，確保在液硫池操作波動(dòng)時(shí)不影響硫磺回收裝置的運(yùn)行，同時(shí)也可以避免燃燒爐運(yùn)行波動(dòng)對液硫池的影響，液硫脫氣廢氣引入硫磺回收和尾氣加氫處理裝置的影響見表5。

由表5可以看出，液硫脫氣廢氣引入燃燒爐、一級克勞斯反應(yīng)器和二級克勞斯反應(yīng)器時(shí)，燃燒爐溫度均有不同程度的變化，但變化值小于10 ℃。廢氣引入一級克勞斯反應(yīng)器時(shí)，由于液硫脫氣廢氣中含有大量空氣和水蒸氣，而模擬計(jì)算中保持了反應(yīng)器入口溫度240 ℃的基礎(chǔ)條件。因此，反應(yīng)器床層溫度增加了33 ℃，二級克勞斯反應(yīng)器床層溫度增加9 ℃，二級克勞斯反應(yīng)器出口過程氣中總硫含量會(huì)增加，硫回收率下降。廢氣引入二級克勞斯反應(yīng)器時(shí)，燃燒爐空氣需求量下降后，燃燒爐溫度略有增加，二級克勞斯反應(yīng)器出口溫度達(dá)到270 ℃，對于常規(guī)二級克勞斯工藝來說，二級克勞斯反應(yīng)器中主要進(jìn)行克勞斯化學(xué)反應(yīng)，在露點(diǎn)溫度以上，溫度越低，轉(zhuǎn)化率越高。因此，廢氣引入二級克勞斯反應(yīng)器時(shí)，二級克勞斯反應(yīng)器出口硫化物體積分?jǐn)?shù)增加0.66%，硫回收率降低2.7%，剩余未轉(zhuǎn)化及回收的硫化物進(jìn)入尾氣加氫處理單元，造成加氫處理單元負(fù)荷增加，煙氣超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)增加。由此可見，廢氣引入克勞斯反應(yīng)器對硫回收率影響較大，廢氣不能引入克勞斯一級或二級反應(yīng)器中。當(dāng)液硫脫氣廢氣引入硫磺回收尾氣加氫處理單元時(shí)，由于空氣鼓泡法廢氣中存在大量空氣，其中，O2摩爾分?jǐn)?shù)大于12%，造成加氫反應(yīng)器床層溫升偏高。引入廢氣后，反應(yīng)器出口溫度由313 ℃增至365 ℃。在硫磺回收裝置實(shí)際運(yùn)行過程中，由于上游酸氣量和壓力的波動(dòng)造成硫磺回收單元波動(dòng)，導(dǎo)致進(jìn)入加氫單元硫化物濃度的增加，勢必會(huì)造成加氫反應(yīng)器的負(fù)荷變化，存在加氫反應(yīng)器超溫的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由于廢氣中O2含量較高，催化劑性能衰減較快，不利于裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

4 液硫脫氣廢氣處理工藝技術(shù)方案建議

液硫脫氣廢氣的傳統(tǒng)處理方式通常是將廢氣用蒸汽增壓抽吸至尾氣焚燒爐燃燒后排放。經(jīng)過測算，廢氣直接焚燒會(huì)造成0.01%～0.02%(w)的硫損失。同時(shí)，直接焚燒會(huì)造成環(huán)境污染和對人體健康的危害。此外，當(dāng)液硫脫氣廢氣引入燃燒爐處理時(shí)，廢氣壓力與燃燒爐操作壓力之間存在30～50 kPa的壓差。因此，本研究針對目前國內(nèi)硫磺回收裝置的工藝類型及特點(diǎn)，根據(jù)液硫脫氣廢氣引入硫磺回收和尾氣處理單元的影響計(jì)算研究，結(jié)合工業(yè)裝置實(shí)際操作條件及運(yùn)行要求，以及液硫脫氣的廢氣組成和操作參數(shù)，對于液硫脫氣廢氣處理提出以下3種處理方案，對比分析了3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可為國內(nèi)煉廠和天然氣凈化廠液硫脫氣廢氣處理提供參考。

4.1 方案一：配套高溫加氫工藝的硫磺回收裝置液硫脫氣廢氣處理

對于硫磺回收采用二級或三級克勞斯、尾氣處理使用高溫加氫催化劑的裝置，由于液硫脫氣廢氣中或多或少含有一定量的O2，進(jìn)入高溫加氫反應(yīng)器中，催化劑溫升會(huì)進(jìn)一步增加，甚至可能超過催化劑的耐受溫度，縮短催化劑的使用壽命，影響裝置的安全運(yùn)行。因此，對于此類硫磺回收裝置，建議：①利用引風(fēng)機(jī)引出液硫池廢氣；②管線確保蒸汽夾套伴熱保溫；③廢氣引入燃燒爐入口處接入空氣管線；④廢氣引入空氣管線時(shí)采用雙閥控制，并與中控DCS聯(lián)鎖控制液硫脫氣廢氣溫度與壓力，避免上游酸氣波動(dòng)及燃燒爐溫度波動(dòng)對液硫池廢氣的影響。工藝流程示意圖見圖2。采用引風(fēng)機(jī)引出液硫池廢氣的目的如下：①可避免以往采用蒸汽抽射造成廢氣中存在大量水蒸氣，廢氣引入燃燒爐后，會(huì)降低燃燒爐溫度，同時(shí)，水蒸氣與H2S、SO2、硫蒸氣混合，氣體在管道中更容易發(fā)生腐蝕及生成硫磺，從而堵塞管道，影響裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)；②利用引風(fēng)機(jī)后，廢氣中除少量H2S、SO2、硫蒸氣外，其余主要為N2和O2，引入燃燒爐可以基本等量減少燃燒爐空氣需求量，對硫磺回收裝置的操作參數(shù)及硫回收率影響最小[10]。

4.2 方案二：配套低溫加氫工藝的硫磺回收裝置液硫脫氣廢氣處理

將硫磺回收裝置尾氣還原吸收處理單元的吸收塔塔頂部分凈化尾氣引入液硫池底部，進(jìn)行液硫鼓泡脫氣，液硫池頂部的廢氣引出后與克勞斯尾氣混合進(jìn)入蒸汽換熱器，隨后進(jìn)入加氫反應(yīng)器中循環(huán)處理，示意圖見圖3。在鼓泡脫氣的過程中，液硫池處于微負(fù)壓操作狀態(tài)，空氣容易進(jìn)入廢氣中。因此，要求還原反應(yīng)器裝填的催化劑具有較高的耐氧性能。同時(shí)，為了有效脫除液硫中的H2S，吸收塔塔頂凈化尾氣中H2S體積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于10×10-6。此外，建議將蒸汽引射器改造為增壓引風(fēng)機(jī)，避免大量水蒸氣進(jìn)入加氫反應(yīng)器。其原因在于：①大量水蒸氣會(huì)造成廢氣管道的腐蝕和堵塞；②水蒸氣進(jìn)入加氫反應(yīng)器會(huì)造成催化劑性能下降，從而影響裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。在利用凈化尾氣鼓泡脫氣時(shí)，引入一股空氣可加強(qiáng)脫氣效果，使液硫中H2S氧化轉(zhuǎn)化為元素硫。

4.3 方案三：低溫或延伸克勞斯硫磺回收裝置液硫池廢氣處理

對于酸氣中H2S濃度和硫磺產(chǎn)量小、投資成本低的硫磺回收裝置，如采用MCRC、CBA、CPS、SuperClaus、EuroClaus等工藝的硫磺回收裝置，其液硫脫氣廢氣直接引入焚燒爐處理對煙氣中SO2質(zhì)量濃度的增加值小于5%。但隨著天然氣凈化廠煙氣中SO2排放標(biāo)準(zhǔn)的升級，減少煙氣中SO2的排放和保護(hù)環(huán)境是社會(huì)發(fā)展的需要。因此，需同步考慮對硫磺回收工藝、催化劑和脫硫溶劑進(jìn)行升級。同時(shí)，對液硫脫氣廢氣進(jìn)行處理才能顯著降低煙氣中SO2排放。對于此類液硫脫氣廢氣，建議采用液硫脫氣廢氣固定床催化轉(zhuǎn)化脫除工藝，工藝流程示意圖見圖4。

液硫脫氣廢氣固定床催化轉(zhuǎn)化法處理工藝將空氣鼓泡法液硫脫氣廢氣用引風(fēng)機(jī)引入固定床反應(yīng)器，同時(shí)，反應(yīng)器底部引入從主風(fēng)機(jī)來的空氣，將廢氣中的H2S、SO2在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為元素硫，剩余含微量硫化物的廢氣引入焚燒爐直接處理。

綜合以上分析，液硫脫氣廢氣引入燃燒爐時(shí)，對于燃燒爐溫度為1100～1300 ℃的大多數(shù)煉廠而言，廢氣引入燃燒爐后對溫度的影響較小。但對燃燒爐溫度多為900～1000 ℃的天然氣凈化廠而言，廢氣引入后對燃燒爐溫度的影響較為顯著。若采用還原吸收單元凈化尾氣作為脫氣鼓泡氣體，由于液硫中氣體組成及克勞斯反應(yīng)過程，其轉(zhuǎn)化效果勢必不及用空氣鼓泡。同時(shí)，進(jìn)入加氫反應(yīng)器的O2量會(huì)增加，對催化劑的耐氧性能要求較高，還會(huì)造成催化劑床層溫升較高，在長周期運(yùn)轉(zhuǎn)下，催化劑活性衰減較快。對液硫脫氣廢氣引入燃燒爐和引入加氫反應(yīng)器兩種方式的對比見表6。

表6 3種液硫脫氣廢氣處理方案對比Table 6 Comparison of three treatment schemes for waste gas of liquid sulfur degassing 液硫脫氣廢氣處理工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)配套高溫加氫工藝的硫磺回收裝置液硫脫氣廢氣處理(1) 有效處理液硫池廢氣,降低煙氣中SO2排放;(2) 廢氣主成分為空氣,可替代相當(dāng)量的空氣,對裝置整體影響小引風(fēng)機(jī)為配套夾套保溫功能的增壓引風(fēng)機(jī)配套低溫加氫工藝的硫磺回收裝置液硫脫氣廢氣處理(1) 有效處理液硫池廢氣,降低排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度;(2) 流程簡單、設(shè)備要求低(1) 脫氣效果不如空氣鼓泡;(2) 微負(fù)壓操作,壓力波動(dòng)會(huì)污染環(huán)境或引起加氫反應(yīng)器過氧,操作中壓力控制困難;(3) 加氫催化劑耐氧、耐水蒸氣性能要求較高,易出現(xiàn)超溫現(xiàn)象低溫或延伸克勞斯硫磺回收裝置液硫池廢氣處理(1) 有效處理液硫池廢氣,降低排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度;(2) 反應(yīng)器出口廢氣中基本無硫化物,可直接引入焚燒爐處理,基本不增加排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度需增加反應(yīng)器設(shè)備及相關(guān)管線

5 結(jié)論

(1)國內(nèi)液硫脫氣發(fā)展趨勢為硫循環(huán)脫氣、空氣鼓泡液硫脫氣和固定床脫氣等組合工藝，確保液硫脫氣后液硫中H2S體積分?jǐn)?shù)小于10×10-6，液硫脫氣廢氣直接焚燒排放煙氣中SO2質(zhì)量濃度增加100～200 mg/m3，對于配套還原吸收工藝的硫磺回收裝置而言，占煙氣排放SO2質(zhì)量濃度的40%以上。

(2)對于配套高溫加氫工藝的硫磺回收及尾氣處理裝置，建議將液硫脫氣廢氣利用引風(fēng)機(jī)引入硫磺回收裝置主燃燒爐處理，對硫磺回收裝置操作參數(shù)和硫回收率的影響最小。

(3)對于配套低溫加氫工藝的硫磺回收及尾氣處理裝置，建議將液硫脫氣廢氣引入加氫反應(yīng)器處理，同時(shí)輔助空氣鼓泡確保脫氣效果，廢氣利用增壓引風(fēng)機(jī)引出。

(4)對于低溫或延伸克勞斯硫磺回收裝置，建議采用空氣鼓泡法脫氣和液硫脫氣固定床催化轉(zhuǎn)化法回收硫磺，減少含硫污染物的排放。