解晓明
（陕西兴化集团有限责任公司，陕西 兴平713100）
［摘 要］随着陕西省大气污染防治行动计划的开展及地方质量监管部门关于企业用煤相关要求的提高，陕西延长石油兴化化工有限公司克劳斯硫回收尾气面临超标的问题，且环保要求禁止焚烧炉尾气直排。为此，陕西兴化积极探索新的途径，本着节省投资的原则，经综合考虑，决定通过适当提高硫回收系统的运行压力，将从焚烧炉出来的高温尾气经废锅回收热量后出口尾气压力提至20 kPa，再利用硫回收装置与烟气脱硫塔之间的压差将尾气送至锅炉烟气脱硫系统合并处理。改造方案确定后，陕西兴化对焚烧炉出口管线、废锅和蒸汽系统、DN800尾气输送管线等作了相应的改造。改造完成后，硫回收装置及硫回收尾气系统运行状况良好，低压蒸汽和硫酸铵产量增加，焚烧炉出口高温尾气的热量得到有效回收，SO2排放量大幅减少，取得了明显的经济效益和环保效益。
［关键词］克劳斯硫回收；焚烧炉；高温尾气；改造方案；锅炉烟气脱硫系统；氨法脱硫；技改效果
［中图分类号］X781.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）04-0016-04
陕西延长石油兴化化工有限公司（简称陕西兴化）是一家以煤化工产品生产和销售为主营业务的大型化工企业，其主要产品为合成氨、甲醇、甲胺及DMF。一直以来，陕西兴化立足实际，充分利用陕西省及周边如甘肃、山西等省的煤炭资源优势大力发展煤化工产业，目前已建成“节能及综合利用技术改造”和“100 kt/a甲胺/DMF”两大项目，现具备300 kt/a合成氨、300 kt/a甲醇、100 kt/a甲胺/DMF的产能，通过采用国内较为先进的煤化工生产技术和科学的管理，近年来装置均实现了稳定、高产，对带动地方经济起到了积极的推动作用。但与此同时，随着陕西省大气污染防治行动计划的开展及地方质量监管部门关于企业用煤相关要求的提高，陕西兴化克劳斯硫回收尾气面临超标的问题，且环保要求禁止焚烧炉尾气直排。为此，亟需对硫回收尾气系统实施改造。
1 克劳斯硫回收装置工艺流程简介
陕西兴化硫回收装置采用荷兰JACOBS公司超优组合克劳斯硫回收工艺，处理来自上游低温甲醇洗装置的酸性气，将酸性气中的H2S转化成单质硫，其工艺过程包括三步：第一步，传统克劳斯反应；第二步，SO2被催化还原为H2S和硫蒸气的超优克劳斯反应；第三步，H2S被选择性氧化为单质硫的超级克劳斯反应。
原料酸性气首先通过脱甲醇塔预处理，除去酸性气中的大部分甲醇，之后进入硫回收装置；硫回收装置包括1个高温燃烧反应段和2个克劳斯催化反应段，在高温燃烧反应段，纯氧与H2S部分燃烧，出高温燃烧反应段的气体随后进入超优克劳斯（EUROCLAUS®）催化反应段和超级克劳斯（SUPERCLAUS®）催化反应段反应；最后一段出来的尾气进入焚烧炉焚烧。进入焚烧炉的气体包括超级克劳斯段的尾气（或是旁路控制情况下的克劳斯尾气）和液硫池排出的气体（其中含有微量的H2S和其他硫化物），这两股气体引入焚烧炉中焚烧，将气体中的H2S和其他硫化物转化为SO2。燃料气在焚烧炉烧嘴中燃烧后，与过程气混合燃烧，出口气温度800 ℃；离开焚烧炉烧嘴的烟道气与急冷空气［急冷空气一部分来自空气鼓风机（冷却至435 ℃），一部分为自吸式进风；通过控制急冷空气的流量来控制送往烟囱的气体温度］混合后，温度降至300 ℃，送往烟囱排放。
2 技术改造方案
2.1 硫回收尾气系统改造方案
2.1.1 方案一——就地建氨法脱硫塔处理
就地建1台小型氨法脱硫塔，硫回收装置焚烧炉出口未加空气稀释的尾气（流量约12 600 m3/h、温度800 ℃、氧含量6%）通过废锅降温至250 ℃左右后送入氨法脱硫塔，经吸收脱硫后的尾气于塔顶就地排放，尾气排放执行当前最严格的标准——SO2排放浓度＜50 mg/m3、尾气氧含量＜3%；脱硫塔底的硫酸铵溶液通过管道送往粉煤锅炉硫酸铵后处理工序（其输送距离约800 m）加工。该方案预计投资约1 800万元。
2.1.2 方案二——送锅炉烟气脱硫系统合并处理
硫回收装置焚烧炉出口未加空气稀释的尾气经废锅降温至约250 ℃后，用轴流增压风机提压，之后通过DN800管道送至粉煤锅炉引风机出口的汇总烟道，输送距离约800 m；汇总烟道内的硫回收尾气与原锅炉烟气均匀混合后送入锅炉烟气脱硫系统，经脱硫后排放，尾气排放执行超低排放标准——SO2排放浓度＜35 mg/m3、尾气氧含量＜6%。该方案预计投资350万元。
2.2 方案确定
方案一的优点：就地建氨法脱硫塔处理硫回收尾气，得到的硫酸铵溶液输送到锅炉硫酸铵后处理系统加工，硫酸铵溶液输送量8～12 m3/h、浓度约30%，采用DN50管道即可，实施难度小。方案一的缺点：需新建脱硫塔及相关配套设施，就地气相排放口需增设在线监测仪器并申报国家环保数据监测，投资较高。
方案二的优点：硫回收尾气送锅炉烟气脱硫系统合并处理，工艺简单。方案二的缺点：提压后的硫回收尾气需用DN800管道输送，为防止输送过程中因尾气温度降低产生冷凝酸，需保证管道末端尾气温度在170 ℃以上，即输送管道需要进行外保温和内防腐，管道长度约800 m，需新增大量管架，管道铺设困难。
最终，本着节省投资的原则，硫回收尾气系统改造选择方案二，即将硫回收尾气送锅炉烟气脱硫系统合并处理。按照锅炉烟气脱硫系统年运行8 000 h、送往锅炉烟气脱硫系统的硫回收尾气量（湿基）12 000 m3/h、尾气中SO2量（湿基）约4 000 m3/h计算，可副产蒸汽3 t/h，设计消耗工艺水5.4 t/h、10%氨水0.2 t/h，脱硫浆液送后处理系统可副（多）产硫酸铵0.2 t/h。
3 技术改造内容
更多内容详见《中氮肥》2020年第4期