【技術名稱】石化、化工行業(yè)酸性氣體凈化無在線爐硫磺回收及尾氣加氫還原吸收工藝技術

【技術內(nèi)容】

原料酸性氣通過無在線爐兩級克勞斯＋尾氣加氫還原吸收工藝，產(chǎn)出優(yōu)級品硫磺，尾氣達標排放。裝置總硫收率≥99.9%。

【技術優(yōu)點】

三維公司的硫磺回收及尾氣處理工藝與國內(nèi)外同類工藝相比，具有以下特點：

(1)該工藝技術秉承無在線爐的理念，對于大型硫回收裝置，將中壓蒸汽再熱方式引入工藝流程模式中，與高溫摻合、氣-氣換熱再熱模式共存。

(2)優(yōu)化中壓蒸汽過熱器的流程設計，避免低負荷工況下中壓過熱蒸汽超溫。

(3)開發(fā)與硫回收相關的專利技術。

(4)在設備大型化設計中，不斷積累經(jīng)驗，取得卓越成效。國內(nèi)第一部《石油化工管殼式余熱鍋爐》(SH/T 3158-2009)由山東三維石化工程股份有限公司主編，該標準涵蓋了管殼式余熱鍋爐類設備的材料選擇、設計計算、結構設計、制造、檢驗、安裝和驗收。

(5)使用低溫型尾氣加氫催化劑，由于加氫反應器入口溫度可以降低60℃左右，有效地降低了硫回收裝置的能耗指標。

【適用范圍】石化、化工等行業(yè)

典型案例（一）

【案例名稱】240t/d硫回收裝置

【項目概況】本項目硫回收裝置采用“無在線爐硫磺回收及尾氣處理工藝技術”，裝置設計能力日產(chǎn)硫磺240噸，總硫收率≥99.9%；單位產(chǎn)量(硫磺)計算能耗為：-8260.53MJ/t；裝置由制硫、尾氣處理、尾氣焚燒、中壓除氧水供給等工序組成；裝置2005年12月19日實現(xiàn)中交，2005年12月24日投料安全運行，其后停運原有100kt/aClaus-pol引進技術的裝置，對Claus-pol尾氣處理部分按“無在線爐硫磺回收及尾氣處理工藝技術”進行改造，改造后全裝置硫回收能力達到了180kt/a。該項目2010年被中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會確認為“國家重點環(huán)境保護實用技術示范工程”。

【主要工藝原理】

1)制硫工藝

采用工藝路線成熟的高溫熱反應和兩級催化反應的克勞斯硫回收工藝，將全部原料氣引入制硫燃燒爐，在爐中按制硫所需的O2量嚴格控制配風比，使H2S在爐中約65%發(fā)生高溫反應生成氣態(tài)硫磺。未完全反應的H2S和SO2再經(jīng)過兩級轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下，進一步完成制硫過程，轉(zhuǎn)化率可達95%以上。

2)尾氣處理工藝

尾氣處理采用加氫還原吸收工藝，將硫回收尾氣中的元素S、SO2、COS和CS2等，在很小的氫分壓和極低的操作壓力下(約0.02～0.03MPa)，用特殊的尾氣處理專用加氫催化劑，將其還原或水解為H2S，再用醇胺溶液吸收，吸收了H2S的富液經(jīng)再生處理，富含H2S氣體返回上游硫回收部分，經(jīng)吸收處理的凈化氣中的總硫＜80ppm。

3)溶劑吸收工藝

溶劑吸收是利用化學吸收劑在非平衡狀態(tài)下MDEA對H2S的選擇性優(yōu)于CO2因質(zhì)子傳遞，H2S與MDEA進行的反應幾乎是在瞬間完成的化學反應。

【技術指標】

裝置標定結論：

1)標定期間液硫產(chǎn)量達到10.3t/h，達到設計負荷的103%，滿足了設計要求；

2)產(chǎn)品硫磺達到《工業(yè)硫磺》GB/T2449-2006優(yōu)等品要求；

3)裝置大負荷生產(chǎn)情況下煙道外排尾氣中SO2的量很低，最大時為290mg/Nm3，達到設計要求，并完全符合《大氣污染物綜合排放標準》、《遼寧省酸性水與廢氣排放標準》的要求；

4)各個反應器的催化劑性能非常好，轉(zhuǎn)化率均超過了設計要求；

5)公用工程消耗和能耗情況：實際消耗-169.1kg標油/t硫磺，低于設計值

【關鍵技術或設計創(chuàng)新特色】

l 因硫回收裝置尾氣處理的溶劑來自全廠溶劑集中再生，必須為硫回收尾氣處理提供足夠貧的溶劑，才能滿足尾氣排放SO2濃度≤400mg/m3的要求。為此，溶劑再生采用了兩段再生的新技術，再生塔中斷抽出的貧溶劑供全廠脫硫用，塔底獲得的精貧溶劑供硫回收尾氣處理用，該技術的使用達到了預期效果。

l 尾氣焚燒爐采用二次配風技術，有效抑制焚燒過程中NOx的生成，煙氣中NOx控制在＜100mg/m3范圍內(nèi)。

l 將溶劑再生塔的再沸器首次改為釜式并與塔底液面等位設置，有效地解決了熱虹吸式再沸器的氣蝕問題，同時無需傳統(tǒng)高低位設置的雙液面控制。

l 裝置順控及自動聯(lián)鎖實現(xiàn)全自動控制。

圖1 案例現(xiàn)場圖

【投資及運行效益分析】

【投資費用】本工程概算總投資（含溶劑集中再生及酸性水汽提裝置）約18659萬元，其中工程費約15549萬元。實際結算投資14674.84萬元。

【運行費用】硫磺是一種重要的化工原料，設計年產(chǎn)量為86520噸，其質(zhì)量要求符合國家工業(yè)硫磺標準GB/T2449-2006中一級品的要求。

【用戶意見】本項目設計的硫磺回收裝置，符合國家標準規(guī)范的要求，投資省、占地少，各項經(jīng)濟技術指標均達到了設計要求。排放尾氣完全符合《大氣污染物排放標準》、《遼寧省酸性水與廢氣排放標準》的要求。

典型案例（二）

【案例名稱】40000噸/年硫磺回收裝置

【項目概況】本項目拆除原有5000噸/年硫磺回收裝置所有的基礎、設備及管線，在原位置上新建4萬噸/年硫磺回收裝置。裝置采用“無在線爐硫磺回收及尾氣處理工藝技術”。本項目于2011年6月28日開工建設，2012年2月29日建成，歷時237天。改建后的硫磺回收裝置于2012年4月16日引酸性氣進料投產(chǎn)，并生產(chǎn)出合格工業(yè)硫磺，一次開工成功。2012年5月23日又成功將S-zorb裝置再生煙氣引入尾氣處理單元，裝置開工至今，運行安全平穩(wěn)。根據(jù)2012年7月11日至13日標定考核表明：裝置設備運行正常，各生產(chǎn)指標合格，生產(chǎn)出的工業(yè)硫磺達到一級品指標，裝置總硫收率99.92%（wt%），排放廢氣中二氧化硫含量僅343mg/m3，完全符合國標《大氣污染物綜合排放標準》規(guī)定的二氧化硫排放濃度不超過960mg/m3

【主要工藝原理】

（1）制硫工藝

采用工藝路線成熟的高溫熱反應和兩級催化反應的克勞斯硫回收工藝，將全部原料氣引入制硫燃燒爐，在爐中按制硫所需的O2量嚴格控制配風比，使H2S在爐中約65%發(fā)生高溫反應生成氣態(tài)硫磺。未完全反應的H2S和SO2再經(jīng)過兩級轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下，進一步完成制硫過程，轉(zhuǎn)化率可達95%以上。

（2）尾氣處理工藝

尾氣處理采用加氫還原吸收工藝，將硫回收尾氣中的元素S、SO2、COS和CS2等，在很小的氫分壓和極低的操作壓力下(約0.02～0.03MPa)，用特殊的尾氣處理專用加氫催化劑，將其還原或水解為H2S，再用醇胺溶液吸收，吸收了H2S的富液經(jīng)再生處理，富含H2S氣體返回上游硫回收部分，經(jīng)吸收處理的凈化氣中的總硫＜80ppm。

【技術指標】

（1）自2012年4月16日開工運行，在目前裝置負荷不足30%的情況下，裝置操作平穩(wěn)，顯示裝置有較大的操作彈性；

（2）裝置能耗達到-104.95kg標油/t；

（3）通過標定期間的環(huán)保監(jiān)測，在S-Zorb再生煙氣并入尾氣加氫的情況下，煙氣SO2排放濃度為200mg/m3~280mg/m3，SO2排放量為4.5kg/h，NOx排放濃度為31mg/m3，排放量為0.26kg/h。

【關鍵技術或設計創(chuàng)新特色】

l 采用“無在線爐硫磺回收及尾氣處理工藝技術”，第一次將催化汽油吸附脫硫裝置(S-zorb)含硫尾氣和催化裂化煙氣脫硫裝置的再生氣引入硫磺回收裝置處理，有較高的技術難度。l

l 關鍵設備設計采用公司的專利技術，如高溫氣-氣換熱用撓性薄管板換熱器、硫磺回收裝置多功能尾氣焚燒爐、石油化工裝置加熱爐耐露點腐蝕復合襯里等。

l 采用低溫型尾氣加氫催化劑，優(yōu)化工藝設計，裝置運行平穩(wěn)，排放達標。

圖2 案例現(xiàn)場圖

【投資及運行效益分析】

【投資費用】本工程總投資約9894萬元，其中工程費約8906萬元。

【運行費用】作為環(huán)保裝置，每年處理含有高濃度H2S的酸性氣等含硫氣體8.395萬噸，總硫收率99.92%。排放的SO2僅為51.76t/a，排放濃度和排放量均低于《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）的要求，大大減少了對環(huán)境的污染，其社會環(huán)境效益非常顯著。硫磺是一種重要的化工原料，設計年產(chǎn)量為40000噸，其質(zhì)量要求符合國家工業(yè)硫磺標準GB/T2449-2006中一級品的要求。

【用戶意見】

本裝置工藝采用“無在線爐硫磺回收與尾氣處理工藝”，能夠處理清潔酸性氣、污水汽提含氨酸性氣、S-zorb再生煙氣。裝置工藝技術較先進，裝置操作平穩(wěn)，儀表控制齊全。通過標定期間的環(huán)保監(jiān)測，在S-zorb再生煙氣并入尾氣加氫的情況下，煙氣SO2排放濃度為200mg/m3~280mg/m3，SO2排放量為4.5kg/h，NOx排放濃度為31mg/m3，排放量為0.26kg/h，實現(xiàn)達標排放的要求。