技术领域
[0001] 本
发明属于石油加工技术领域，具体涉及一种硫磺尾气排放处理工艺及装置。
背景技术
[0002] 目前石化炼厂处理
硫化氢尾气多采用硫磺回收和硫氢化钠两种工艺路线，硫磺回收工艺稳定、处理量大、工艺过程中无
废水等产生而成为主流。随着国内环保压
力越来越大，硫磺回收尾气排放指标逐年严苛(二
氧化硫排放由最早的960mg/m3升级到了目前的100mg/m3)，根据政策消息很可能两年内将会全国推行50mg/m3的排放标准。因此硫磺回收尾气排放压力越来越大，已经成为硫磺装置能不能顺利开工运行的决定性因素。
[0003] 硫磺尾气处理的方法也有多种，主要分为两大类，一是在焚烧炉前加装置处理H2S的，如络合
铁工艺，直接氧化工艺，超级
净化工艺(如SCOT)等；二是在焚烧炉后即烟气进烟囱前增加处理设施的，主要处理SO2，如康索夫工艺，烟气
碱洗工艺等。目前国内绝大部分硫磺装置采用SCOT工艺，技术成熟、设备齐全、无后续污染物。
[0004] 经加氢还原的硫磺尾气含大量H2S和杂质，需先胺脱再送焚烧炉，旧的尾气焚烧后SO2排放指标960mg/m3，目前大部分控制≤400mg/m3。新排放标准于2017年7月1日全面实施，中石油、中石化、中海油大多采用更严的排放标准：SO2≤100mg/m3。
[0005] 因操作压力接近常压，又含大量CO2，硫磺尾气成为炼厂气最难处理介质。传统的斯科特工艺达到100mg/m3排放指标，胺脱后净化气H2S含量要≤20mg/Nm3(控制原料COS含量为前提)；贫胺液净化度要求0.1g/l，再生能力几乎增加10倍，导致能耗大幅度增加，且不能保证操作的可靠性。
发明内容
[0006] 针对
现有技术的不足，本发明的目的是提供一种硫磺尾气排放处理工艺，解决捕集器后、进尾气处理单元前联
锁旁路
阀门内漏问题，防止气体泄露；降低进入尾气焚烧炉中的硫化氢量；避免液硫池脱气产生的硫化氢直接进尾气焚烧炉中焚烧，降低硫磺尾气中二氧化硫浓度，使二氧化硫排放稳定在100mg/m3以下；本发明还提供一种硫磺尾气排放处理装置。
[0007] 本发明所述的硫磺尾气排放处理工艺，包括以下步骤：
[0008] 酸性气进入制硫炉中，在制硫炉内部分H2S进行克劳斯反应，大部分气体转换为气态单质硫，气态单质硫经第一余热吸收
锅炉冷却，再经一级硫
冷凝器冷却，冷凝下来的液体硫磺与过程气分离，自底部流出进入硫封罐，过程气经一级
蒸汽加热器加热后进入一级反应器，在催化剂的作用下，过程气中的H2S和SO2转化为气态单质硫，反应后的气体进入二级硫冷凝器冷却，液体硫磺与过程气分离，冷凝下来的液体硫磺进入硫封罐，过程气再通过二级蒸汽加热器加热后进入二级反应器，在催化剂的作用下，过程气中的H2S和SO2转化为硫，进入三级硫冷凝器冷却，冷凝下来的液体硫磺进入硫封罐；
[0009] 顶部出来的制硫尾气经捕集器后，尾气通过尾气管道进入三级蒸汽加热器加热，再进入加氢反应器，尾气与氢气在催化剂的作用下，尾气中单质硫、二氧化硫被加氢还原成为H2S，COS和CS2被
水解转
化成H2S，得到的加氢尾气经
蒸汽发生器初步冷却，再进入急冷塔与急冷水直接
接触降温，急冷降温后的尾气自塔顶出来进入尾气吸收塔，尾气吸收塔塔顶出来的净化气由吸收塔塔顶管道进入尾气焚烧炉燃烧，高温烟气先经蒸汽
过热器
过热蒸汽，再经第二
余热锅炉用余热发生
饱和蒸汽，烟气
温度降温后由烟囱排出；
[0010] 尾气管道上设有切断阀，尾气管道和吸收塔塔顶管道之间设有水封罐，捕集器和切断阀之间的尾气管道上设有第一旁路，第一旁路上设有旁路阀，第一旁路的端口位于水封罐内的水封液位以下，水封罐一侧的壁上通过第二旁路连接吸收塔塔顶管道；当加氢反应器出现故障时，关闭切断阀，打开旁路阀，尾气直接进入尾气焚烧炉焚烧处理；正常生产情况下，旁路阀处于关闭状态，切断阀处于打开状态，当旁路阀有气体泄露时，在水封罐水封作用下，防止泄露的气体排到空气中。
[0011] 当加氢反应器出现故障时，需要关闭至加氢反应器的切断阀，打开旁路阀，尾气直接进入尾气焚烧炉焚烧处理；正常生产情况下，至加氢反应器的切断阀门处于打开状态，至尾气焚烧炉的切断阀处于关闭状态，由于硫磺尾气管道中杂质较多(催化剂粉末、衬里粉末以及其它克劳斯反应副产物的混合固体)，尾气系统阀门多有阀门关不严、阀门内漏的情况发生，在系统压力下，旁路阀内漏后尾气可以不经加氢尾气处理后直接进入尾气焚烧炉焚烧进而影响烟囱尾气排放，本发明通过新增水封罐，可以有效防止这种情况的发生；同时当加氢系统故障时，不会影响尾气应急直排进入尾气焚烧炉的工艺要求(制硫系统压力即水封前压力大于水封压力即可)。
[0012] 制硫炉的压力控制在10-15Kpa。根据克劳斯反应化学平衡式可以看到，压力升高可以促进正反应的进行即硫回收率高；但是压力又不能太高，太高会影响炉前酸性气的压力进而影响再生系统和
汽提系统的操作。制硫炉的压力控制在10-15Kpa，既能保证较高的硫回收率，又能保证有一定的操作弹性，不至于使尾气轻易的突破水封，而使水封罐起不到应有作用。
[0013] 加氢反应器内的催化剂为钴/钼加氢催化剂，钴/钼加氢催化剂为常规市售产品，加氢催化效果好。以MDEA为例，加氢反应器内反应如下：
[0014] SO2+3H2→H2S+2H2O
[0015] S+H2→H2S
[0016] COS+H2O→H2S+CO2
[0017] CS2+2H2O→2H2S+CO2
[0018] 上述反应是可逆反应，低温(＜45℃)时向右进行，高温(＞105℃)时向左进行。
[0019] 加氢尾气中H2S和CO2被
脱硫溶剂吸收后送到溶剂再生装置，在再生塔加热汽提脱出H2S和CO2，返回Claus系统；
贫液返回尾气吸收塔循环使用；净化后的尾气采用热燃烧，将剩余微量硫化物转化SO2，由烟囱排放至大气。
[0020] 现有工艺硫磺烟囱中二氧化硫的来源主要有以下几个来源：(1)捕集器后(进尾气处理单元前)联锁旁路，阀门内漏导致部分尾气未经尾气处理单元回收而直接进入尾气焚烧炉焚烧生成；(2)尾气处理单元中吸收塔未能完全吸收的硫化氢，排放至尾气焚烧炉中焚烧生成二氧化硫；(3)液硫池脱气产生的硫化氢在尾气焚烧炉中焚烧生成。
[0021] 针对上述来源，本发明采用的解决方法如下：
[0022] 首先，尾气管道上设有切断阀，尾气管道和吸收塔塔顶管道之间设有水封罐，捕集器和切断阀之间的尾气管道上设有第一旁路，第一旁路上设有旁路阀，第一旁路的端口位于水封罐内的水封液位以下，水封罐一侧的壁上通过第二旁路连接吸收塔塔顶管道。
[0023] 当加氢反应器出现故障时，需要关闭至加氢反应器的切断阀，打开旁路阀，尾气直接进入尾气焚烧炉焚烧处理；正常生产情况下，至加氢反应器的切断阀门处于打开状态，至尾气焚烧炉的切断阀处于关闭状态，由于硫磺尾气管道中杂质较多(催化剂粉末、衬里粉末以及其它克劳斯反应副产物的混合固体)，尾气系统阀门多有阀门关不严、阀门内漏的情况发生，在系统压力下，旁路阀内漏后尾气可以不经加氢尾气处理后直接进入尾气焚烧炉焚烧进而影响烟囱尾气排放，本发明通过新增水封罐，可以有效防止这种情况的发生；同时当加氢系统故障时，不会影响尾气应急直排进入尾气焚烧炉的工艺要求(制硫系统压力即水封前压力大于水封压力即可)。
[0024] 本发明设置水封罐，水封罐内的水封液位高度为2000-5000mm，此部分尾气在水封罐水封作用下，不会进入到尾气焚烧炉焚烧，降低硫磺尾气中二氧化硫浓度。
[0025] 其次，吸收塔内的脱硫剂采用品质较好的高效脱硫剂，优选为陶氏脱硫剂；降低胺液吸收温度(优选采用冷媒水冷却)；提高胺液循环流量。尽可能的保证加氢后尾气中的硫化氢被完全吸收，降低进入尾气焚烧炉中的硫化氢量。
[0026] 第三，硫封罐中的液硫进入液硫池，在液硫池的顶部设置喷射器，在喷射器作用下，
气化的气态硫分别进入制硫炉、一级反应器、二级反应器和加氢反应器内进一步反应，当做酸性气
回收利用。避免液硫池脱气产生的硫化氢直接进尾气焚烧炉中焚烧，降低硫磺尾气中二氧化硫浓度。
[0027] 本发明采用以上三个措施改进后，能够减少硫磺尾气中的60-75％的二氧化硫。
[0028] 本发明所述的硫磺尾气排放处理工艺采用的硫磺尾气排放处理装置，包括制硫炉，制硫炉上设有酸性气进管和空气进管，制硫炉出口连接第一余热锅炉，第一余热锅炉出口通过管道依次连接一级硫冷凝器、一级蒸汽加热器、一级反应器、二级硫冷凝器、二级蒸汽加热器、二级反应器、三级硫冷凝器和捕集器，捕集器通过尾气管道连接三级蒸汽加热器，三级蒸汽加热器出口连接加氢反应器，一级硫冷凝器、二级硫冷凝器和三级硫冷凝器的底部均通过管道连接硫封罐，加氢反应器上还设有氢气进管，三级反应器的出口通过管道连接蒸汽发生器，蒸汽发生器出口连接急冷塔底部进口，急冷塔顶部出口通过管道连接吸收塔底部进口，吸收塔顶部出口通过吸收塔塔顶管道连接尾气焚烧炉进口，尾气焚烧炉出口连接蒸汽
过热器进口，蒸汽过热器出口连接第二余热锅炉进口，第二余热锅炉出口通过管道连接烟囱；尾气管道上设有切断阀，尾气管道和吸收塔塔顶管道之间设有水封罐，捕集器和切断阀之间的尾气管道上设有第一旁路，第一旁路上设有旁路阀，第一旁路的端口位于水封罐内的水封液位以下，水封罐一侧的壁上通过第二旁路连接吸收塔塔顶管道。
[0029] 硫封罐一侧设置液硫池，在液硫池的顶部设置喷射器，喷射器的出口分别通过管道连接制硫炉、一级反应器、二级反应器和加氢反应器。
[0030] 急冷塔的底部出口通过管道连接汽提装置；吸收塔的底部出口连接
富液再生装置。
[0031] 蒸汽发生器的蒸汽出口分别连接一级蒸汽加热器、二级蒸汽加热器、三级蒸汽加热器；蒸汽过热器的蒸汽出口分别连接一级蒸汽加热器、二级蒸汽加热器、三级蒸汽加热器，蒸汽发生器和蒸汽过热器中回收余热后得到的蒸汽作为一级蒸汽加热器、二级蒸汽加热器、三级蒸汽加热器的热源，回收利用。
[0032] 综上所述，本发明具有以下优点：
[0033] (1)本发明解决了捕集器后、进尾气处理单元前联锁旁路阀门内漏问题，在水封罐水封作用下，产生一定压力，防止气体泄露。
[0034] (2)加氢后尾气中的硫化氢基本被完全吸收，降低进入尾气焚烧炉中的硫化氢量。
[0035] (3)硫封罐中的液硫进入液硫池，在液硫池的顶部设置喷射器，在喷射器作用下，气化的气态硫分别进入制硫炉、一级反应器、二级反应器和加氢反应器内进一步反应，当做酸性气回收利用，避免液硫池脱气产生的硫化氢直接进尾气焚烧炉中焚烧，降低硫磺尾气中二氧化硫浓度。
[0036] (4)采用本发明所述的硫磺尾气排放处理工艺，二氧化硫排放稳定在50mg/m3以下。
附图说明
[0037] 图1是本发明所述的硫磺尾气排放处理装置的结构示意图；
[0038] 图中：1-酸性气进管，2-空气进管，3-制硫炉，4-第一余热锅炉，5-一级硫冷凝器，6-一级蒸汽加热器，7-一级反应器，8-二级硫冷凝器，9-二级蒸汽加热器，10-二级反应器，
11-三级硫冷凝器，12-捕集器，13-硫封罐，14-喷射器，15-液硫池，16-切断阀，17-尾气管道，18-三级蒸汽加热器，19-加氢反应器，20-蒸汽发生器，21-急冷塔，22-旁路阀，23-第一旁路，24-水封罐，25-第二旁路，26-吸收塔，27-吸收塔塔顶管道，28-尾气焚烧炉，29-蒸汽过热器，30-第二余热锅炉，31-烟囱。
具体实施方式
[0039] 下面结合
实施例对本发明做进一步说明。
[0040] 实施例
[0041] 一种硫磺尾气排放处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
[0042] 酸性气进入制硫炉中，在制硫炉内部分H2S进行克劳斯反应，大部分气体转换为气态单质硫，制硫炉的压力控制在12Kpa，气态单质硫经第一余热吸收锅炉冷却，再经一级硫冷凝器冷却，冷凝下来的液体硫磺与过程气分离，自底部流出进入硫封罐，过程气经一级蒸汽加热器加热后进入一级反应器，在催化剂的作用下，过程气中的H2S和SO2转化为气态单质硫，反应后的气体进入二级硫冷凝器冷却，液体硫磺与过程气分离，冷凝下来的液体硫磺进入硫封罐，过程气再通过二级蒸汽加热器加热后进入二级反应器，在催化剂的作用下，过程气中的H2S和SO2转化为硫，进入三级硫冷凝器冷却，冷凝下来的液体硫磺进入硫封罐；
[0043] 顶部出来的制硫尾气经捕集器后，尾气通过尾气管道进入三级蒸汽加热器加热，再进入加氢反应器，尾气与氢气在催化剂的作用下，尾气中单质硫、二氧化硫被加氢还原成为H2S，COS和CS2被水解转化成H2S，得到的加氢尾气经蒸汽发生器初步冷却，再进入急冷塔与急冷水直接接触降温，急冷降温后的尾气自塔顶出来进入尾气吸收塔，尾气吸收塔塔顶出来的净化气由吸收塔塔顶管道进入尾气焚烧炉燃烧，高温烟气先经蒸汽过热器过热蒸汽，再经第二余热锅炉用余热发生饱和蒸汽，烟气温度降温后由烟囱排出；
[0044] 尾气管道上设有切断阀，尾气管道和吸收塔塔顶管道之间设有水封罐，捕集器和切断阀之间的尾气管道上设有第一旁路，第一旁路上设有旁路阀，第一旁路的端口位于水封罐内的水封液位以下，水封罐一侧的壁上通过第二旁路连接吸收塔塔顶管道；当加氢反应器出现故障时，关闭切断阀，打开旁路阀，尾气直接进入尾气焚烧炉焚烧处理；正常生产情况下，旁路阀处于关闭状态，切断阀处于打开状态，当旁路阀有气体泄露时，在水封罐水封作用下，防止泄露的气体排到空气中。
[0045] 水封罐内的水封液位高度为5000mm。
[0046] 吸收塔内的脱硫剂为陶氏脱硫剂；加氢反应器内的催化剂为钴/钼加氢催化剂。
[0047] 硫封罐中的液硫进入液硫池，在液硫池的顶部设置喷射器，在喷射器作用下，气化的气态硫分别进入制硫炉、一级反应器、二级反应器和加氢反应器内进一步反应。
[0048] 该工艺采用的硫磺尾气排放处理装置，包括制硫炉3，制硫炉3上设有酸性气进管1和空气进管2，制硫炉3出口连接第一余热锅炉4，第一余热锅炉4出口通过管道依次连接一级硫冷凝器5、一级蒸汽加热器6、一级反应器7、二级硫冷凝器8、二级蒸汽加热器9、二级反应器10、三级硫冷凝器11和捕集器12，捕集器12通过尾气管道17连接三级蒸汽加热器18，三级蒸汽加热器18出口连接加氢反应器19，一级硫冷凝器5、二级硫冷凝器8和三级硫冷凝器11的底部均通过管道连接硫封罐13，加氢反应器19的出口通过管道连接蒸汽发生器20，蒸汽发生器20出口连接急冷塔21底部进口，急冷塔21顶部出口通过管道连接吸收塔26底部进口，吸收塔26顶部出口通过吸收塔塔顶管道27连接尾气焚烧炉28进口，尾气焚烧炉28出口连接蒸汽过热器29进口，蒸汽过热器29出口连接第二余热锅炉30进口，第二余热锅炉30出口通过管道连接烟囱31；尾气管道17上设有切断阀16，尾气管道17和吸收塔塔顶管道27之间设有水封罐24，捕集器12和切断阀16之间的尾气管道17上设有第一旁路23，第一旁路23上设有旁路阀22，第一旁路23的端口位于水封罐24内的水封液位以下，水封罐24一侧的壁上通过第二旁路25连接吸收塔塔顶管道27。
[0049] 硫封罐13一侧设置液硫池15，在液硫池15的顶部设置喷射器14，喷射器14的出口分别通过管道连接制硫炉3、一级反应器7、二级反应器10和加氢反应器19。
[0050] 急冷塔21的底部出口通过管道连接汽提装置；吸收塔26的底部出口连接富液再生装置。
[0051] 蒸汽发生器20的蒸汽出口分别连接一级蒸汽加热器6、二级蒸汽加热器9、三级蒸汽加热器18；蒸汽过热器29的蒸汽出口分别连接一级蒸汽加热器6、二级蒸汽加热器9、三级蒸汽加热器18。
[0052] 采用该硫磺尾气排放处理工艺和装置，运行一段时间后，经检测，二氧化硫排放为20mg/m3。
[0053] 实施例2
[0054] 采用的硫磺尾气排放处理工艺和装置与实施例1相同，不同在于制硫炉的压力控制在15Kpa，水封罐内的水封液位高度为4000mm。运行一段时间后，经检测，二氧化硫排放为30mg/m3。
[0055] 实施例3
[0056] 采用的硫磺尾气排放处理工艺和装置与实施例1相同，不同在于制硫炉的压力控制在12Kpa，水封罐内的水封液位高度为2000mm，吸收塔内的脱硫剂为国内普通脱硫剂。运行一段时间后，经检测，二氧化硫排放为46mg/m3。
[0057] 对比例
[0058] 实际生产中，对该工艺及装置改进前，没有水封罐、且液硫池脱气产生的硫化氢直接进尾气焚烧炉中焚烧。二氧化硫排放为120-200mg/m3。
