雷蕾 韩旭 何保正 耿继常

摘 要：由于原油来源的多样化，当前国内石化企业加工的原油中有相当比例的是含硫量较高的原油。近年来，随着全民環保意识的提升、相关环保技术的进步，国家环保标准和行业标准也逐步提高，国内各石化企业特别是炼油企业面临着越来越高的污染物排放控制压力。二氧化硫作为石化企业的典型污染物，也是石化企业硫磺回收装置的控制重点之一。该文针对硫磺回收装置的二氧化硫排放问题进行深入分析，在介绍车间硫磺回收装置的整体工艺流程、分析造成二氧化硫排放超标问题的重要环节和因素分析的基础上，提出针对这些环节和因素的各项对策，着重从处理工艺、循环利用、节能减排等方面加以改进。在文章最后，该研究者结合这些对策在硫磺回收装置中实际应用情况的前后对比，得出了如下结论：硫磺回收装置在经过持续的工艺改进、参数优化后，实现了排放物的高效、循环利用，能够显著地降低二氧化硫的排放量，符合国家相关标准的要求，显著提升了企业的生态效益和经济效益。

关键词：硫磺回收 二氧化硫控制 减少污染

中图分类号：TE624.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791-（2015）02（c）-0104-02

随着国内石化企业加工高含硫量原油的增加以及油品质量控制标准的提升，国家对于石化企业的环保要求不断提高，炼油企业面临的污染物排放压力越来越大。2014年实施的《石油炼制工业污染物排放标准》对于硫磺回收装置的尾气排放提出了更高要求，由原先的960mg/m3降低至300mg/m3。这对企业的污染物排放控制能力提出了更高要求，需要企业尽可能地充分利用现有流程、花费较少的资金，降低污染物排放。

硫磺回收装置在运行过程中，由于处于强酸环境，或是受到富溶剂夹带烃、氧化尾气夹带液体等因素影响，容易出现二氧化硫排放超标的问题。鉴于此，该研究者结合工作体会和从业经验，针对典型硫磺回收装置的二氧化硫排放问题进行研究，深入分析硫磺回收的工艺流程，找出影响SO2排放超标的主要环节，并针对这些关键环节采取相应措施，优化操作参数、改进工艺流程，降低最终排放物中的SO2含量，在优化操作和增强安全性的同时，提升环境效益和经济效益。

1 工艺流程

下面将对四联合硫磺回收装置的整体情况进行介绍和分析，对于装置污染物产生环节的了解，有助于掌握控制二氧化硫排放的关键环节。

硫磺回收装置硫回收采用的是部分燃烧法、两级转化Claus工艺、尾气处理系统采用“还原-吸收”工艺，尾气在线加热炉加热方式，外补氢气保持尾气加氢反应所需的氢气浓度。酸性气与空气进入酸性气燃烧炉燃烧，高温过程气被冷却至350℃后进入一级冷凝器，经冷却至170℃后液硫进入硫池。除雾后的过程气，进入一级反应器，在Claus催化剂作用下，发生硫化氢与二氧化硫的化学反应，生成单质硫。过程气通过一/二级冷凝器时产生0.45MPa蒸汽。从二级反应器出来的过程气经三级冷凝器冷却至130℃后液硫进入硫池。尾气再经捕集器进一步捕集硫雾后液硫进入硫池。在进入加氢反应器后，加氢后的尾气经蒸汽发生器冷却后产生0.45MPa蒸汽。吸收塔塔顶的吸收尾气进入尾气焚烧炉进行焚烧，焚烧后的烟气经烟囱排入大气。

2 SO2排放的影响因素及对策

2.1 氧化尾气中硫化物含量较高

（1）问题分析。

在质转化流程中，外装置氧化尾气直接进入尾气焚烧炉，经过焚烧后通过烟囱排入大气。其中，氧化尾气的流量约为270 m3/h，含硫总量为38g/m3。一般情况下，氧化尾气在炉中进行燃烧时，由于其中含有较高的硫化物，经过高温焚烧条件下的化学反应后，可以使每立方米烟气中的SO2浓度增加200～300mg，在装置运行不稳定的情形下，有极大概率出现二氧化硫排放超标情况。

（2）对策。

通过研究车间硫磺回收装置的整体运作流程，该研究者发现，氧化尾气中硫化物含量较高能够通过对优化氧化尾气处理流程、对尾气中所含的烃类进行针对性的处理而大幅度降低，保证硫磺质量、降低处理和控制难度。具体做法是：氧化尾气不进入尾气焚烧炉而是进入酸性气燃烧炉，对尾气中所含的硫进行回收。为了改善处理效果，实现充分燃烧，对火嘴形成可靠的保护，需要在酸性气燃烧炉火嘴处增加冷却燃烧风，以降低局部温度，保证运行稳定性。此前，这一技术在硫磺回收中应用较少，需要在实际工作中反复调试，在确保安全的情况下，不断优化作业细节。

2.2 系统燃料气硫含量较高

（1）问题分析。

硫磺尾气中的硫化氢等含硫物质在尾气焚烧炉中经过700℃的高温焚烧，硫化物经过此过程，转变成SO2经烟囱进行排放。在硫磺尾气的焚烧过程中，尾气焚烧炉中需要使用炼厂燃料气管网提供的燃料气进行伴烧。系统燃料气中的硫含量每立方米约为3.3mg，在气体含量存在异常波动的情况下，每立方米可以高达7.9mg。燃料气中的含硫化合物经过燃烧之后，会生成SO2，导致烟囱排出口的二氧化硫浓度每立方米增加100～250mg。

（2）对策。

考虑到燃料气管网气体组成的复杂性以及气体中含硫量组分高的特点，在改进生产流程过程中，需要对尾气排放焚烧的流程进行改造，增加对燃料气中“杂质”成分的处理环节，通过对气体的净化，从净化后的干气中引出专用的燃料管线，供应焚烧炉的作业。净化后的干气，含硫量很少，基本可以忽略不计，这些干气能够显著降低装置最终排出的SO2浓度，每立方米减少值约为100～250mg。

2.3 集中溶剂再生贫液质量较差

（1）问题分析。

在尾气吸收处理部分，尾气处理吸收溶剂由220t/h溶剂再生装置进行集中再生。该溶剂再生装置需要处理延迟焦化、汽油加氢、柴油加氢和常减压轻烃回收以及硫磺回收等多种装置的富余液体。在硫磺回收的上游各环节产生的富液中，携带大量的烃类物质。经过再生塔处理后，导致烃类气体占比较高（多数情况占比超过6%），出现操作不稳定，烟气中的SO2含量出现超标现象。如果富液中含有油时，酸性气燃烧炉配风难以及时跟踪，使燃烧物进入后续的环节，尾气焚烧炉炉膛和烟囱温度短时间内快速升高，出现硫化物超标，带来操作隐患。同时，富液中含有的油和烃类物质对再生贫液质量造成重大影响。含硫物质含量波动很大，导致吸收效果变差，进而出现烟囱排放SO2含量的超标问题。

（2）对策。

如问题分析部分所述，在装置的集中溶液处理环节，考虑到装置产生的再生贫液质量较差，不当的操作可能存在安全隐患，最终造成二氧化硫排放的超标以及生产波动。在装置的流程优化过程中，可以用当前工艺中的80t/h溶剂再生装置对硫磺尾气处理吸收溶剂进行再生作业。经过再生处理后，硫磺尾气处理的贫液每升含硫量降低了0.5～0.8g/L，操作波动小，安全性高，使烟气SO2排放浓度每立方米下降了100～200mg。

3 排放控制效果分析

該研究者所在的车间对硫磺回收装置的污染物排放情况和产生问题的各环节进行了深入分析，实施了流程改造，重点进行了氧化尾气加工流程、系统燃料气来源、系统贫液再生流程、装置改造及工艺优化四个方面的改造，这四个部分是影响二氧化硫最终排放浓度的关键环节，是改造的重点。作为对比，改造前，这四个环节的的烟气SO2排放浓度为每立方米650mg、380mg、230mg、650mg，改造后相应的排放浓度降低为380mg、230mg、80mg、80mg。

通过数据前后对比，可以看出，装置内部持续开展的工艺流程优化和生产技术创新取得了明显成效。硫磺回收装置的关键操作参数控制平稳、硫磺质量稳定可靠、烟囱排放的SO2浓度大幅降低，取得了良好的效果。

4 结语

该文针对石化企业具有代表性的硫磺回收装置的二氧化硫排放超标问题进行分析，通过将氧化尾气为其由原先的硫磺尾气焚烧炉焚烧，改为在酸性气燃烧炉中焚烧，进行脱硫处理后，净化干气取代系统燃料气作为尾气焚烧炉的燃料，尾气处理容溶剂由集中再生改为独立再生等措施，显著降低了二氧化硫的排放量。这当中，也需要装置领导、技术管理人员和现场操作人员持续的技术攻关。经过装置现场的多次实际测量，排放值均低于180mg/m3，这一数值低于最新的国家标准要求值。实现低水平的二氧化硫排放，有助于保障装置平稳、经济地运行，也能够助力流程优化、提升环保效益。

参考文献

[1] 李鹏，刘爱华.影响硫磺回收装置SO2排放浓度的因素分析[J].石油炼制与化工，2013，44（4）：75-79.

[2] 金洲.降低硫磺回收装置烟气中SO2排放问题探讨[J].石油与天然气化工，2012，41（5）：473-478.

[3] 何银，李正有.硫磺回收装置尾气排放超标原因分析及改进措施[J].科技成果管理与研究，2012（9）：36-38.

[4] 金尚君，蔡华，韩勇，等.硫黄回收尾气处理装置运行问题分析及对策[J].石化技术与应用，2009，8（5）：461-463.