曲双
中煤陕西榆林能源化工有限公司 陕西榆林 719000
摘要: 近年来，煤化工行业迅速发展，国家对环保问题愈加重视，硫磺回收装置的尾气排放成为了各级环保部门的重点检查对象。根据我公司实际生产经验，本文将导致硫磺回收装置排放尾气指标超标的原因及处理方法进行分析，使尾气排放达到环保要求，做到清洁生产。
关键词: 硫磺回收； 尾气超标 ；清洁生产
1.企业硫磺回收工艺概况
我公司硫磺回收装置采用荷兰荷丰公司工艺技术，克劳斯加斯科特工艺流程，设计日产硫磺178吨。装置主要由克劳斯段、斯科特段、液硫脱气、尾气焚烧和液硫成型五部分组成。
首先，来自上游低温甲醇工段的酸性气体作为原料气，与空分提供的低压氧气，在主燃烧炉进行欠氧燃烧，发生如下反应：
H2S+3/2O2=SO2+H2O +热量
2H2S+SO2=3/2S2+2H2O –热量
从主燃烧炉出来的过程气，继续进行两级催化反应：
2H2S+SO2=3/X SX+2H2O + 热量
克劳斯反应器之后进行冷凝，使下段催化反应向正向移动以进一步加快硫的转化率。
克劳斯尾气经预热器预热，在装有钴钼系催化剂的斯科特反应器中，经过加氢，发生如下还原反应，生成H2S：
SO2+3H2=H2S+2H2O+热量
S8+8H2=8H2S+热量
从斯科特反应器来的过程气通过气体冷却器进行冷却。过程气通过急冷塔冷却后进入到吸收塔，用MDEA溶液（35wt%甲基二乙醇胺溶液）对H2S选择性吸收。经过吸收后的气体离开吸收塔，进入焚烧炉混合燃烧室将斯科特尾气进行燃烧，尾气排放至烟囱[1]。含有H2S气体的富胺液经再生塔进行再生循环使用，解吸后的H2S气体，回到原料酸性气中。
硫磺回收产生的液硫储存在地下液硫池中，大约含有300ppm（wt）的H2S，部分以硫化物聚合物H2Sx的形式存在，部分通过物理作用溶解在液硫中。为了脱除液硫中的H2S和H2Sx，在汽提段安装了两个鼓泡塔[2]。它们是两个一模一样的矩形体。上面和下面是开放式的，在下面装配有空气分配器。
主风机提供的气提空气引入分配器。气提空气的作用是强制液硫进行循环，从而将液硫中溶解的H2S气提出来，同时把大部分的H2S氧化成单质硫。此外，由于溶解态的H2S从液硫中脱除出来，从而促进了多硫化物分解成溶解态的H2S和单质硫。
吹扫空气通过位于液硫池上面的空气入口进入液硫池，防止由于溶解的H2S逸出到液位之上形成可爆炸物。空气与液硫中释放的微量H2S通过排气喷射器抽出后送到焚烧炉燃烧室内燃烧后排放。
2.尾气超标的原因
(1) H2S/SO2比例失调
克劳斯反应的特点是H2S与SO2的比例为2:1。这个比值贯穿整个反应过程，如果H2S与SO2的比例大于2:1，过剩的H2S将增加吸收塔的负荷，不能完全被吸收的H2S，将在尾气焚烧炉内燃烧产生SO2，最终导致尾气中的SO2超标。
(2) 酸性气中硫含量高
由于前系统使用原料煤的品质不同，部分原料煤的硫含量高，导致酸性气中硫含量高，硫磺回收系统负荷高，酸性气不能全部得到充分处理，硫磺回收尾气超标。
(3) MDEA（甲基二乙醇胺）溶液浓度偏低
MDEA溶液作为吸收塔的吸收剂，对斯科特尾气中的H2S进行选择性吸收，吸收后含有H2S的富胺液通过溶剂再生，重新回到吸收塔继续进行吸收，而H2S气体回到原料酸性气中。
系统运行过程中，如果含H2S的富胺液再生效果差，就会导致吸收剂的浓度越来越低，最终影响H2S的吸收，斯科特尾气中也会有较多的H2S，经尾气焚烧炉燃烧后，排放尾气中的SO2会超标。
普通MDEA溶液如果不加入消泡剂或消泡剂的用量不足，会出现发泡现象，也会影响H2S的吸收效果，导致排放尾气中的SO2会超标。
(4) 催化剂活性下降
随着运行时间的增加，反应器中催化剂的活性逐渐降低，另外，如果催化剂床层温度低于硫的露点温度，会导致催化剂表面积硫，也会降低催化剂的活性，催化反应不好，尾气指标超标。
(5) 前系统负荷波动
如果前系统负荷突然波动，直接导致硫磺回收酸性气量不稳，调整过程中，硫磺回收尾气超标。
3.处理方法
(1) 仪表专业做好H2S/SO2比值分析仪的日常检查及维护，工艺专业通过酸性气量调整好氧气流量，将H2S与SO2的比值控制在2：1左右，防止硫磺回收尾气中SO2超标。
(2) 前系统原料煤的选择使用，充分考虑原煤硫含量对硫磺回收装置的影响，必要时降低整体负荷，保证硫磺回收的生产稳定，环保指标的达标。
(3) 保证MDEA溶液浓度，控制好再生塔温度，保证再生效果，溶液过滤器定期清理，控制好MDEA溶液的循环量，定期做MDEA溶液浓度分析，适量加入贫胺液，保证系统溶液浓度。最后，尽量采购高效MDEA（甲基二乙醇胺）溶液，不发泡，吸收效果好，降低发泡对吸收效果的影响。
(4) 公司基本每2~3年会进行一次装置全面停车检修，根据硫磺回收装置的实际运行情况，判断并及时更换催化剂，保证催化剂的活性。另外，日常操作中控制反应器床层温度药高于硫露点温度，防止催化剂表面积硫，降低催化剂活性，导致尾气指标超标。
(5) 生产过程中，注意前后系统之间的沟通，加减负荷要缓慢，操作及时调整，保证尾气指标合格。
(6) 原工艺流程中，液硫池的气提气，经排气喷射器抽出后送到焚烧炉燃烧室内燃烧后排放。经过技术改造，将该部分气提气引至主燃烧炉进行处理，实践证明，此项改造，大大降低了尾气中的SO2含量，进一步满足了尾气排放的环保要求，做到清洁生产。
4.结束语
在硫磺回收生产过程中，会导致尾气超标的原因有很多，所以当发现尾气指标波动时时，认真的分析、及时的调整至关重要，另外，我单位硫磺回收装置运行已经有几年的时间，对装置运行的不利因素，要积极思考，进行技术改造，有效的控制尾气中的指标完全符合环保要求，以保证装置生产得以顺利进行，真正做到清洁生产。
参考文献：
[1] 于宏. 硫磺回收尾气SO2排放超标的原因及应对措施[J]. 化工管理, 2017, 000(019):110-110.
[2] 裘剑, 杨春宇. 硫磺回收装置尾气SO2排放超标原因分析及对策[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2013, 000(015):34-34.