蔡航，刘立考
（陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西 渭南714000）
［摘 要］陕西渭河煤化工集团有限责任公司硫回收装置采用荷兰荷丰两级克劳斯（Claus）+低温SCOT（LT-SCOT）加氢还原工艺，自2011年投产以来，经过持续的工艺操作优化和设备消缺，稳定运行状态下排放尾气中SO2含量＜400 mg/m3，SO2排放满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570—2015）要求，但工艺调优已达极限，无法进一步削减SO2排放量。为此，在充分调研的基础上，结合实际生产情况，陕西渭化决定将硫回收装置尾气送锅炉烟气脱硫系统进一步处理。着重阐述尾气深度脱硫技改需解决的问题及具体措施，包括锅炉烟气脱硫系统余量校核以及管道输送、安全联锁设置等方面，并指出深度脱硫系统运行控制的要点。陕西渭化于2020年5月前陆续完成硫回收装置尾气送3套锅炉烟气脱硫系统的管线改造，技改后深度脱硫系统运行状况良好，有效减排了SO2。
［关键词］酸性气硫回收装置；尾气深度脱硫；锅炉烟气脱硫；系统余量校核；管道输送；安全联锁设置；运行控制要点
［中图分类号］X701.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0028-04
1 概 述
长期以来，煤化工行业新建酸性气硫回收装置尾气排放执行的是《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）中要求的SO2含量≤550 mg/m3，无明确的行业专用排放标准。近年来，我国环境保护力度不断加大，废气排放标准持续提升，倒逼企业加大环保技改及资金投入，提标减排，践行社会责任。《煤炭清洁高效利用行动计划（2015—2020年）》中提出“大气污染物和污水排放要符合最严格的环保要求”。近期国家生态环境部批复的某煤化工项目环评报告指出，SO2排放必须满足《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570—2015），据该标准，酸性气硫回收装置排放尾气SO2含量≤400 mg/m3，重点污染区域和环境容量已达上限的地区执行SO2含量≤100 mg/m3。
陕西渭河煤化工集团有限责任公司（简称陕西渭化）硫回收装置采用荷兰荷丰两级克劳斯（Claus）+低温SCOT（LT-SCOT）加氢还原工艺（在国内煤化工领域属首次应用）［1］，接收处理300 kt/a合成氨装置（一期项目）、200 kt/a甲醇装置（二期项目）、400 kt/a甲醇装置（三期项目）3套装置低温甲醇洗系统产生的富H2S酸性气，酸性气中H2S含量为25%～40%（体积分数，下同），设计硫磺产量为10 kt/a。自2011年投产以来，因上游GE气化系统所用原料煤含硫量低，硫回收装置实际运行负荷仅约50% ［2］。
陕西渭化酸性气硫回收装置中，在两级常规克劳斯反应器后增加一级加氢反应器和溶剂吸收系统，其中加氢反应器用于将克劳斯尾气中的SO2、单质硫和部分有机硫转化为H2S，再将过程气降温洗涤后送入吸收塔，通过甲基二乙醇胺溶液吸收过程气中的大部分H2S，经吸收后的过程气送焚烧炉充分焚烧后经烟囱排入大气，胺液经再生后循环使用，再生后的酸性气则返回克劳斯进气段。酸性气硫回收装置自2011年投产以来，经过持续的工艺操作优化和设备消缺，稳定运行状态下排放尾气SO2含量＜400 mg/m3，满足GB 31570—2015要求，但未能进一步削减SO2排放量。
结合酸性气硫回收装置之设备实际运行状态和过程气组分分析结果，经技术人员分析，达到GB 31570—2015排放要求已经是工艺调优的极限，其主要原因有：① 甲基二乙醇胺溶液可以吸收过程气中绝大部分的H2S，但无法吸收其中的有机硫，而煤化工装置产生的酸性气中含有大量的CO2（CO2含量≥55%）和有机硫，经制硫炉燃烧后，过程气中有机硫含量增加，虽经催化水解和加氢还原，但未转化的有机硫随过程气进入焚烧炉，对排放尾气中SO2的贡献值约100～200 mg/m3；② 液硫池脱除气也会进入焚烧炉，进一步提高了尾气中SO2含量；③ 焚烧炉维持炉温所用的备用燃料气含硫约0.1%，完全燃烧后直接进入尾气，又进一步提高了尾气中SO2含量。换言之，就现有工艺系统来说，要进一步削减SO2排放量，需对酸性气硫回收装置尾气进行进一步脱硫处理。
2 深度脱硫方案研究
从同行和环保技术服务商获取的调研信息，目前酸性气硫回收装置尾气深度脱硫技术主要有如下两类。
（1）在焚烧炉后增设选择性钙法、氨法、碱法单元等。此三种工艺路线理论上均能实现尾气中SO2含量的进一步降低，可达到SO2含量＜50 mg/m3，三种深度脱硫技术的比较见表１。此类深度脱硫方案，除新增建设投资和日常运营费用外，还存在废气、废液、废渣处理难题，如钙法、氨法、碱法脱硫系统在实际运行中均存在堵塞、腐蚀等异常情况，且发生频率高；另外，钙法脱硫系统存在尾气夹带粉尘现象，氨法脱硫系统排出尾气常夹带大量的NH3以及亚硫酸铵、硫酸铵，易形成气溶胶等，带来二次环保问题。
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期