炼厂硫磺回收装置尾气处理技术分析

炼厂硫磺回收装置尾气处理技术分析

王文华

中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司 广西 钦州 535008

摘要：随着工业化进程的不断推进，炼厂所产生的硫磺尾气成为了严重的环境污染源。为了解决这一问题，炼厂硫磺回收装置尾气处理技术应运而生。本文以炼厂硫磺回收装置尾气处理技术为研究对象，对其进行了全面的分析和探讨。一是介绍了硫磺回收装置的工作原理和组成部分，然后分析了尾气处理技术的发展现状和存在的问题，最后提出了进一步研究和改进的方向。通过本文的研究，可以为炼厂硫磺回收装置尾气处理技术的发展和应用提供一定的参考和借鉴。

关键词：炼厂；硫磺回收装置；尾气处理技术；环境污染

引言：随着我国工业化进程的不断推进，社会经济得到了飞速发展。同时，人们对环境保护意识的增强，对生产过程中产生的尾气进行妥善处理已成为必然趋势。但是，我国对尾气处理技术的研究起步较晚，在实际应用中存在着诸多问题。为了解决这一问题，炼厂硫磺回收装置尾气处理技术应运而生。随着炼厂硫磺回收装置的不断完善和发展，其尾气处理技术也得到了较大程度的改进和优化。

一、 硫磺回收装置的工作原理和组成部分

1.1 硫磺回收装置的概述

随着工业化进程的不断推进，硫磺回收装置也在不断地发展和进步，尤其是随着新技术的不断出现，硫磺回收装置也在朝着高效率、高质量以及低消耗的方向发展。目前，炼厂硫磺回收装置的种类和结构越来越多样化，这主要是因为不同类型的硫磺回收装置具有不同的特点和优势。常见的硫磺回收装置主要包括四大类：第一，吸收法；第二，催化燃烧法；第三，还原法；第四，加氢处理法。从结构上来看，这四种类型的硫磺回收装置都是由两个部分构成的，分别是吸收和催化燃烧系统。其中，吸收部分主要是由吸收塔、再生塔、脱硫塔和水洗塔组成。催化燃烧部分则主要由燃烧系统和催化燃烧系统两大部分组成。从工作原理上来看，硫磺回收装置主要是将炼油厂中所产生的硫黄经过吸收、净化和燃烧等过程之后转化成液体硫磺或固体硫磺。这也是炼厂硫磺回收装置尾气处理技术中最为核心和关键的一环。

1.2 硫磺回收装置的工作原理

硫磺回收装置是以硫化氢、二氧化硫为原料，通过吸收、分离和催化转化等反应工艺，实现对尾气中的杂质和有害气体进行净化处理的化工装置。装置主要包括吸收、分离和催化转化三个部分。在吸收部分，根据不同的反应原理，可以将吸收液分为两类：一类是吸收液中含有大量的H2S气体；另一类是吸收液中含有少量的H2S气体。在催化转化部分，在催化剂的作用下，硫能够转化为二氧化硫、硫化氢等有价值的化工产品，这也是装置中硫磺回收的关键环节。在催化剂的作用下，这些气体会与其中的硫和水发生反应，并最终生成H2S和SO2两种物质。

1.3 硫磺回收装置的组成部分

炼厂硫磺回收装置一般由原料气预热器、低温精馏系统、脱硫系统、热交换系统、余热锅炉以及净化系统等部分组成。原料气预热器可以保证进入硫磺回收装置的气体温度满足工艺要求，低温精馏系统可以将尾气中的硫进行分离，脱硫系统可以将尾气中的二氧化硫进行脱除，热交换系统则可以将尾气中的水蒸气进行吸收，净化系统可以对尾气进行处理，其中净化装置通常包括碱液吸收塔、低温精馏塔以及酸性气吸附塔等部分。装置的操作温度和压力对其影响较大。原料气预热器的操作温度要根据硫磺回收装置的工艺要求进行合理选择。通常情况下，原料气预热器的操作温度要控制在230℃~240℃之间，同时要保证温度能够在稳定范围内波动。如果原料气预热器的操作温度低于230℃时，则需要采取相应的升温措施。

二、 尾气处理技术的发展现状

2.1 尾气处理技术的分类

从尾气的性质来看，可以分为两类：第一类是H2S，第二类是SO2。目前，在炼厂硫磺回收装置尾气处理技术的选择上。

主要有两种处理方法，一种是将H2S转化成SO2,另一种是将SO2转化成H2S。具体而言，就是采用H2S热氧化的方法来处理尾气。这一方法的优势在于：一是，该方法能够有效地降低尾气中的硫含量，从而降低环境污染；二是，该方法在低温下就能将硫转化成H2S；最后，该方法不需要消耗燃料气。

第二种方法是将SO2转化成SO3。相比于第一种方法而言，该方法能够降低尾气中的硫含量。但是在实际应用中也存在一定的缺陷：该技术存在一定的操作难度，无法彻底去除尾气中的硫元素。因此，从实际应用角度来看：第一种方法适用于排放浓度低、硫含量较高、硫元素含量较少的尾气处理系统；第二种方法适用于排放浓度高、硫含量高、硫元素含量较多的尾气处理系统。

2.2 尾气处理技术的发展历程

随着工业的不断发展，尾气处理技术也在不断地发展和完善，早期的尾气处理技术主要是利用物理的方法，但是效果并不理想。后来在吸收法的基础上，逐渐发展出了一些新技术，如催化转化法、吸附法等。但是由于催化转化法和吸附法本身的缺点，所以在实际应用过程中受到了一定的限制。近年来，随着国家环境保护要求的不断提高和环保政策的不断完善，尾气处理技术得到了迅猛发展。目前，主要使用的尾气处理技术包括：有机胺吸收法、活性炭吸附法、吸收

-氧化-再生法、分子筛吸附法等。

在硫磺回收装置中应用最广泛的有机胺吸收法是目前最为常用的一种尾气处理技术。这种技术利用有机胺和酸性气体之间的化学反应来达到净化气体的目的。相对于其他尾气处理技术而言，有机胺吸收法具有操作简单、成本低廉、净化效率高等优点，受到了广泛认可。活性炭吸附法是目前应用最广泛的一种尾气处理技术，这种技术具有净化效果好、运行费用低、设备简单等优点，是目前尾气处理技术中应用最广泛的一种工艺。但是这种技术存在着设备占地面积大、投资高等问题，所以在实际应用过程中受到了一定的限制。

2.3 尾气处理技术的应用现状

随着科学技术的不断进步和发展，各种新型环保材料不断出现在人们面前。这些新型材料不仅能够满足炼厂硫磺回收装置尾气处理技术对处理效率和处理质量提出的更高要求，而且还能够有效地降低尾气处理过程中对环境造成的污染。例如，北京科技大学开发出了一种新型催化剂。该催化剂在生产过程中不会产生任何有害物质，而且其反应速率极快，在很短时间内就可以将尾气中硫化物转化为二氧化硫。这种新型催化剂在应用于炼厂硫磺回收装置尾气处理过程中取得了良好效果。

三、尾气处理技术存在的问题

3.1能源消耗

在这个过程中，需要将温度和压力维持在一个非常高的水平，这就需要消耗大量的能源。对于炼油厂来说，这无疑是一项巨大的成本支出，不仅增加了炼油厂的能源成本，而且还会对环境造成不良影响。

3.2二氧化硫排放

在硫磺回收过程中，废气排放的二氧化硫（SO2）对环境及人体健康会造成危害。虽然工厂都有相应的净化设备对其进行处理，但依然很难彻底避免二氧化硫的排放。

3.3废水处理

在硫磺回收过程中，为了保证产品质量，必须对反应后的废气进行脱硫处理。在这个过程中，会产生大量的含硫废水。由于废气中含有大量的硫和其他有害物质，因此必须进行专门的废水处理。这不仅增加了炼油厂的废水处理成本，也对环境造成了一定的污染风险。

3.4催化剂选择

硫磺回收工艺中，为了促进反应，需要在反应器中加入催化剂。而催化剂的选择和催化剂的稳定性一直都是一个巨大的挑战。如果选择不当，会导致催化剂寿命短、需要频繁更换，从而增加炼油厂的运营成本。

3.5硫磺回收率

尽管现在的硫磺回收工艺可以回收一部分硫磺，但是回收率仍然不高，这就意味着还有大量的硫磺是无法回收的，需要进行其他的处理或者排放，这样不仅造成了资源的浪费，同时还给环境造成了污染。

四、炼厂硫磺回收装置尾气处理技术的改进方向

4.1能源优化

炼油厂在硫磺回收工艺过程中，由于设备和工艺的原因，不可避免地产生大量的废热。炼油厂可采取余热回收、能量综合利用等措施，最大限度地降低硫磺回收过程中的能源消耗。例如，利用余热回收装置将生产过程中产生的废热转化为电力或热能，以满足硫磺回收装置及蒸汽动力装置所需热能需求。

4.2排放净化

尾气净化是保证装置长周期运行的重要环节，而尾气净化装置是实现尾气达标排放的关键。尾气净化装置主要由酸气预处理系统、酸性气出口净化系统和酸性气脱除系统组成，主要作用是将硫化氢、二氧化硫、氮气和氧气等气体从尾气中分离出来，从而实现达标排放。

4.3废水处理改进

针对废水中的污染物，我们要采取更高效的技术，比如生物处理、膜分离等，以减少废水中有害物质含量，实现废水的再利用。同时，在污水处理过程中引入循环水系统，以减少排放。

4.4催化剂研究与开发

针对 SCR催化剂运行过程中出现的问题，通过对催化剂的研究，使其满足装置开工初期的需要。

针对催化剂易磨损问题，对催化剂进行了改进，即在 SCR反应系统入口加装了一个球阀。同时在SCR反应系统入口加装了两个可调式蝶阀，以满足不同工况下尾气温度的要求。同时在SCR反应器上加装了三层套管，以确保反应器的安全性。通过改进，使催化剂使用寿命得到了延长，最长可达15年。

针对催化剂硫容量低的问题，对催化剂进行改进，将原有催化剂改用硫容量较高的催化剂。目前使用的催化剂为T536/2型催化剂，其硫容量为3.95g/L。

4.5提高硫磺回收率

1)优化 SCR+ RTO工艺，选择合适的催化剂，稳定尾气温度和压力，优化尾气处理系统工艺操作，实现尾气硫磺回收率100%以上。

2)优化尾气处理系统工艺操作，合理控制尾气温度和压力，稳定尾气处理系统操作。

3)增加尾气处理装置的能力，提升尾气处理装置的硫磺回收率。

4)进一步完善尾气处理装置的工艺操作和控制，实现尾气中硫磺的有效回收。

5)对尾气处理装置的关键设备进行定期检修及更换，保证设备在正常条件下运行。

6)加强对相关人员的培训，提升操作人员素质。

结束语

随着我国经济社会的发展，环境问题日益突出，对于环境保护工作也越来越重视，而炼厂的硫磺回收装置尾气处理技术正是在这一背景下应运而生。当前，我国炼厂硫磺回收装置尾气处理技术存在的问题主要是：尾气处理装置运行成本高、运行效率低、生产设备多、工艺复杂。因此，在今后的发展过程中，我们应该继续加强对硫磺回收装置尾气处理技术的研究和应用，并加大技术创新力度，使其得到进一步完善和改进。

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