何伏牛，赵俊豪
（河南晋煤天庆煤化工有限责任公司，河南 沁阳044592）
［摘 要］河南晋煤天庆煤化工有限责任公司“30·52·3”项目低温甲醇洗系统出口酸性气脱硫采用荷兰荷丰公司的超级克劳斯硫回收工艺，副产固体/液体硫磺产品，排放尾气执行 《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）中的新建装置SO2排放浓度须小于960 mg/m3的要求。随着国家对节能减排、大气污染深度治理的推进及有关法律法规的修订完善与实施，硫回收系统已不能满足新环保形势的需要，优化改造迫在眉睫。为此，晋煤天庆于2016年10月实施了增设氨法脱硫系统等的第一次技改，于2019年3月又实施了氨法脱硫系统改为复合胺法脱硫系统的第二次技改。复合胺法脱硫系统于2019年11月进行运行调试，于2020年4月生产系统大修期间处理系统漏点及缺陷问题，其后稳定运行至今，硫回收系统日用电量大幅下降，排放尾气达到最新环保指标要求。
［关键词］超级克劳斯硫回收工艺；SO2排放浓度；氨法脱硫；复合胺法脱硫；运行问题；优化改进
［中图分类号］X781.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）03-0041-04
0 引 言
河南晋煤天庆煤化工有限责任公司（简称晋煤天庆）“30·52·3”项目(300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素、3×108 m3/a煤制天然气），气体净化（脱除CO2、H2S）采用低温甲醇洗工艺，产生的高浓度H2S酸性气（浓度约25%～32%，流量约5 000～6 000 m3/h）送硫回收系统处理；硫回收系统采用荷兰荷丰公司的超级克劳斯硫回收工艺，在处理酸性气的同时副产纯度99.9%（质量分数）的固体/液体硫磺产品，含微量H2S、SO2等的尾气执行《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）中规定的新建装置SO2排放浓度须小于960 mg/m3［1］的标准。
硫回收系统2016年5月投运即面临环保排放和高能耗问题，SO2排放浓度虽达到小于960 mg/m3的指标要求，但这是在焚烧炉配风燃烧及稀释排放物的情况下实现的，总的SO2排放量并没有减少；焚烧炉助燃空气鼓风机电机功率1 250 kW，硫回收系统日用电量高达17 500～20 000 kW·h，虽然合成氨、煤制天然气主装置于2017年6月达产达标，但硫回收系统尾气SO2排放指标始终徘徊在国标的门槛边缘。随着国家对节能减排、大气污染深度治理工作的推进，以及有关法律法规的修订完善与实施，晋煤天庆硫回收系统已不能满足新环保形势的需要，对其进行改造已迫在眉睫。于是，晋煤天庆于2016年10月在硫回收系统焚烧炉出口增设氨法脱硫系统，2019年3月开始将氨法脱硫系统改为复合胺法脱硫系统；复合胺法脱硫系统于2019年11月进行运行调试，2020年4月生产系统大修期间处理系统漏点及缺陷问题，其后运行稳定，目前硫回收系统尾气达到最新环保排放指标要求。
1 超级克劳斯硫回收系统工艺流程简介
超级克劳斯硫回收工艺由第一克劳斯催化反应段、第二克劳斯催化反应段、超优克劳斯反应段、超级克劳斯反应段、焚烧段5个部分组成。
来自低温甲醇洗系统温度38 ℃、压力0.127 MPa、流量5 000～6 000 m3/h的酸性气进入主燃室，配入纯氧使酸性气完全燃烧，气体送入两级克劳斯催化反应单元；工艺气中的H2S和SO2在第一克劳斯反应器（R61501）、第二克劳斯反应器（R61502）中反应并达到平衡，出R61502的工艺气降温（231 ℃）分离液硫后，气体（174 ℃）用中压蒸汽加热至195 ℃，进入超优克劳斯反应器（R61503）进行催化转化反应，其后工艺气（168 ℃）送往超级克劳斯反应器（R61504），反应气冷却分离液硫后送入焚烧炉焚烧，H2S含量＜5×10-6、SO2含量＜960 mg/m3的尾气通过高筒烟囱排入大气；废热锅炉（E61501）、冷凝器（E61502）产生的低压蒸汽（158 ℃、0.5 MPa）用于硫回收系统内加热，剩余的蒸汽输出界外；各硫冷凝器分离出的液硫经液硫封自流入液硫池，后续加工成硫磺外销。
2 硫回收系统第一次技改
2016年10月初，克劳斯硫回收系统分别进行了2项技改：一是在焚烧炉出口增设氨法脱硫系统（如图1），投用后排放尾气中SO2含量降至150～350 mg/m3；二是将焚烧炉配风稀释排放尾气的1 250 kW电机更换为560 kW的节能电机，硫回收系统日用电量降至14 000～15 000 kW·h，电耗大幅降低。上述优化技改完成投运后，仍然存在如下问题，整套系统勉强维持运行至2019年初。
（1）氨法脱硫技术提供方设计经验不足，设计的气液比偏低，气液分布器气体分配不均匀，系统操作弹性小，焚烧炉出口气经氨法脱硫后，尾气中SO2含量为150～350 mg/m3，达不到最新排放指标要求；操作中加大脱硫溶液循环量及氨水加入量又会出现严重的烟囱拖尾现象；此外，管线与设备材料选型及执行标准低，安装施工存在质量问题，脱硫塔内衬玻璃钢挂片使用过程中大量脱落，设备、管线因腐蚀窜气、漏液，现场周边SO2味道刺鼻，不能正常巡检。
（2）硫回收系统焚烧炉排放气中H2S含量虽在5×10-6以下，但因H2S与SO2在氨法脱硫系统中反应生成单质硫（2H2S+SO2==3/xSx+2H2O），单质硫随脱硫溶液在系统内循环累积，影响硫酸铵的结晶，不能正常产出硫酸铵产品，系统长期运行后大量硫酸铵溶液无法处理。
3 硫回收系统第二次技改
2019年3月晋煤天庆开始对氨法脱硫系统进行优化改进，将氨法脱硫工艺改为复合胺法脱硫工艺（俗称离子液吸收SO2工艺）。2019年10月施工结束，系统经过水联动试车、置换、试压消漏、轻负荷调试后转入正常运行，于2020年3月达到国家工业生产尾气排放标准。
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