梁 超
中石油云南石化有限公司 云南省 安宁市 650300
摘要：本文介绍了液硫在装车过程中产生的尾气情况，通过研究尾气处理的工艺，提出治理方案，并对设备设施升级改造。经过投用后的测试，达到预期效果，同时预测了未来液硫装车的发展趋势。
关键词：液硫 尾气处理 密闭装车
为了控制大气污染物硫化物的排放量，国家对污染物排放浓度提出了更高的要求，并发布了GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》，进一步缩小了各个环节产生的污染物外排浓度。为了满足污染物排放国家标准，同时为了适应我公司液体硫磺（以下简称液硫）生产工艺技术要求，由某设计院主体设计一套液硫生产及装车工艺，通过生产运行发现，液硫在装车过程中产生大量有毒有害尾气，对周边环境产生严重污染，并对操作人员身体健康产生严重危害，为解决这一问题，实现装车尾气回收排放，通过工程师们的研究讨论，最终决定采用“定量+密闭+回收+燃烧”的工艺，对装车设施进行改造升级。
1.存在问题及现状
1.1装车概况
我公司硫磺装置生产的液硫经脱气处理后进入液硫储罐，分析化验合格的液硫经装车泵送入装车台装汽车发运销售，装车过程中所采用的设备为套筒敞开式简易鹤管，汽车槽车进入装车现场后，由操作工指挥司机将汽车槽车口对准鹤管正下方后停车，操作工松开拉绳下发鹤管，将鹤管伸入槽车口，打开鹤管切断阀装车，装车过程中需要操作工密切观察槽车内液硫的高度，高度达到预期设定高度时，立即关闭切断阀，因此液硫装车设施过于简陋，无法满足环保使用要求。
1.2尾气的产生
液硫在生产过程中通常会溶解少了的H2S，随着硫蒸气冷凝进入液硫储罐，H2S溶解于液硫时不仅有物理溶解，还会发生多硫化氢（H2Sx），H2S在液硫中的溶解量随着温度的升高而增加，但由于液硫黏度具有随温度升高先增大后降低的特性，因此液硫储存温度保持在130～160℃，在此温度下，液硫中H2S体积分数大约为57×10-6[1]。液硫在装车过程中无密闭措施，进入槽车后的液硫会挥发大量硫蒸气、H2S和其他多硫化氢（H2Sx），挥发出的尾气全部扩散至槽车口周边随空气飘散至其他地方，使装车周围及风向下游空气出现刺鼻、恶臭等浓重的异味，严重污染周边大气环境。
1.3硫化氢的危害
H2S是强烈的神经毒物，侵入人体的主要途径是吸入，虽然操作人员在装车过程中佩戴过滤式防毒面罩，但是长期在这种环境下作业，操作人员难免会吸入H2S，对人体的黏膜会造成一定损害，接触时间久了还会使人的抵抗能力下降，呼吸系统、中枢神经系统也会受到影响，若果在数秒之内每立方米吸入一千毫克的H2S，很快就会出现急性中毒症状，使人突然昏迷，导致呼吸心跳骤停，发生闪电性死亡，因此预防H2S的危害，是液硫装车工艺改造的目的。
2.方案研究
2.1增加控制逻辑，实现自动化装车
液硫在装车过程中因为无定量装车系统，无法实现自动化装车，在现代科技发达的今天，我们仍然采用肉眼观察装车的方法难免过于落后，因此需要在装车过程中增加控制逻辑，靠PLC控制，实现自动化。增加设施： PLC控制仪、、流量计、气动阀各1台，新增设施如下图所示：
图1 鹤管逻辑控制示意
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2.2更换装车鹤管，实现密闭装车
参考轻质油装车方式，为实现液硫的密闭装车过程，选用的装车设备必须满足密闭、三维移动、气液相分离等型式的鹤管，通过技术交流，我们选择一款产自于国外某地的密闭型鹤管，该鹤管密封型式采用锥形橡胶密封塞，可以插入槽车口起到密闭作用；鹤管连接处利用万向节，在操作过程中可以实现三维移动；鹤管内部设有液相装车线、气相装车线，有效的将液硫与挥发尾气分离；鹤管末端设计有溢油探头，防止超装冒罐，确保装车过程中的最后一道安全防线；该设备自带加热套管，安装后只需要将现有的低低压蒸汽接入即可，保证装车过程中液硫不会凝固。
2.3确定处理工艺，实现尾气密排
装车挥发的尾气含有H2S，H2S溶解于水后显酸性，气态H2S又具有可燃性，因此处理尾气的方法有碱洗或燃烧。碱洗主要H2S遇碱液后先遇水形成氢硫酸，再和NaOH反应形成硫化钠和水：H2S＋2NaOH=Na2S＋2H2O，碱洗主要是酸碱中和反应吸收H2S；燃烧是将气态硫化物直接引入焚烧炉，使其充分燃烧形成SO2和水，2H2S＋3O2=2SO2＋2H2O，燃烧主要是H2S的氧化反应。但是通过调研发现，碱洗过程中，硫蒸气雨水会凝固，凝固的硫磺不溶于碱液，容易堵塞碱洗塔盘，堵塞的塔盘清理难度大，导致碱洗运行周期短，尾气处理效果差等情况。
经过对我们公司硫磺装置的研究发现，液硫池在生产过程中显微负压，主要是液硫池配套了1台汽抽泵抽液硫池气相空间的气体，送入制硫炉，因此我们考虑在装车站台设计一条气相管路，将装车尾气引入液硫池，并再气相主管与鹤管气相连接处设计一单向阀，液硫在装车过程中由于槽车体积的减小，槽车内气体被压缩，产生一定的微正压，随着装车量的增加，槽车内气相空间压力也逐渐增加，装车过程中挥发的尾气和槽车内的空气混合后，可通过气相管路自压进入液硫池，只要液硫池的汽抽泵不断运行，液硫池持续微负压，装车过程中的尾气就会源源不断的进入液硫池，可以解决尾气回收的问题。
通过两种尾气处理方法的对比，以及新采用的定量装车系统、密闭装车鹤管等设备设施的增加，最终我们选择采用“定量+密闭+回收+燃烧”的工艺，对液硫装车尾气彻底回收处理。
3.改造效果
通过此次改造，液硫装车过程实现了自动化、定量化、密闭化装车，经过检测，在装车过程中，槽车口周边检测不到硫化氢等有毒有害气体，消除了现场异味严重的问题，为操作人员营造了良好的作业环境，节省了作业劳动强度，起到了环境保护功能，提高了装车效率，达到了预期目标。
4.未来发展趋势
随着油品质量的提高，硫磺装置的生产负荷逐年增加，硫磺的产量也逐步增大，但是由于固体硫磺的生产成本高，生产场地大等原因，很多企业从长期效益考虑会逐步选择生产液硫，例如油气田企业、炼油企业、煤化工企业均设有硫磺装置，因此液硫的生产发展趋势良好，密闭鹤管的生产质量逐步提高，液硫运输行业逐步升温，运输车辆需求逐年增加，但还需要深度研究更好的液硫尾气处理工艺。
5.结论
随着环保标准的逐渐提高，企业的环保意识不断增强，同时液硫生产在降本增效方面也逐步受到企业的关注，液硫密闭装车回收尾气只是硫磺生产中的一个小环节，但是密闭回收的研究还需要不断的探索，只有更加深入的研究，将密闭装车拓展到各种易挥发的化工产品中，才会赢得和占领更加广泛的密闭回收市场。
参考文献：
[1]刘宗社，液硫脱气及废气处理工艺技术探讨，石油与天然气化工，2019，48（3）8-14