石油煉化企業煙氣脫硫技術研究綜述

張森田

(中海油石化工程有限公司,山東 青島 266101)

近年來國內社會經濟保持良好發展態勢，城市化建設進程持續推進，但與此同時，也帶來了一系列的空氣污染等環境問題，尤其是石油煉化企業的煙氣排放問題更是日漸凸顯。為了降低石油煉化企業的煙氣污染問題，企業在排放之前必須要通過脫硫技術來凈化煙氣，從而來降低煙氣所造成的環境污染問題，由于石油煉化企業所采用的加工工藝各不相同，因此在煙氣脫硫技術的應用上也存在一定差異，根據具體情況的不同實施不同的技術手段。目前國內在這一領域內的研究初步獲取成果，在此背景下，圍繞石油煉化企業煙氣脫硫技術理論研究進展進行梳理，能夠為實踐工作的開展提供充分的理論參考與借鑒。

1 濕法煙氣脫硫技術研究進展

濕法煙氣脫硫技術的主要特點是將脫硫系統設置于排煙管道的末尾位置，脫硫過程當中的反應溫度在露點以下，因此經由濕法脫硫處理的煙氣需再次接受加熱處理之后才能將其排出，這是比較常用的煙氣脫硫技術，又可將其細分為石灰石-石膏濕法、氧化鎂濕法、雙堿法、以及氨法等。

1.1 石灰石-石膏濕法

華淞[1](2016)在研究中著重針對石灰石-石膏濕法的優勢進行分析，提出該脫硫技術手段的工藝原材料以石灰石、石灰為主，這兩種材料均為市場常見材料，作為脫硫吸收劑是較為合理的，也可以將石灰石打磨成為粉狀，與水調和攪拌成為漿液進行使用。同時，研究中提出在吸收塔當中，石灰石吸收劑與煙氣充分融合，石灰石中的碳酸鈣成分會與煙氣中的二氧化硫產生反應，并且在氧化空氣注入其中后發生繼續發生反應，進而二氧化硫將會被完全脫除，成為石膏形態。在此基礎上，需要進一步對脫硫技術處理后的煙氣進行除霧器的處理，使殘留的液滴完全處理干凈，最后進行加熱升溫處理，方可排除煙氣，并且脫硫石膏可進行脫水處理進而回收，達到循環利用的效果。

梁磊[2](2016)在研究中提出，石灰石-石膏濕法的主要特點是將空氣鼓入到空氣當中，強制性的將煙氣中的二氧化硫轉變為石膏，并且生成了石膏這一副產品，同時將氧氣鼓入到石灰石漿液中后，在空氣的作用下，漿液更加均勻，從而使得石灰石漿液對二氧化硫的脫硫率可以得到90%左右。石灰石-石膏濕法脫硫的方式經濟成本投入較低，無論是在制造、運輸或者保存等方面都較為便利，從20世紀80年代開始便在煙氣脫硫當中應用，是較早出現并沿用至今的一種濕法脫硫技術手段，不僅在石油煉化企業內廣泛應用，同時也在火電廠等工業企業廢氣排放中得以應用，應用范圍十分廣泛。

應當引起注意的是，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術也存在一定的弊端，主要是處理過程中所消耗的時間相對較長，需要一定的前期投入，占地面積較大，操作過程較為復雜，并且脫硫后的副產品石膏的后續處理麻煩，并且發生管道堵塞的可能性較高，因此石油煉化企業應當要根據自身的規模與實際需求來確定是否適宜使用濕法煙氣脫硫技術。

1.2 氧化鎂濕法

田露等[3](2018)在研究中針對氧化鎂濕法脫硫技術手段展開分析。實際上，氧化鎂濕法脫硫技術與石灰石-石膏脫硫技術手段多有相似之處，兩者之間的區別在于將吸收劑改為氧化鎂。應用方法是將氧化鎂配置為溶液，進而將其置于吸收塔當中，隨后二氧化硫便會被氧化成為無水硫酸鎂，反應物水溶性高，不會造成管路的堵塞，并且可以進行循環利用，相較于石灰石-石膏所產生的石膏這一不易處理的副產品，氧化鎂的后續處理工作較為便捷。目前氧化鎂脫硫技術手段的成熟度較高，尤其是在日本、美國、德國以及臺灣地區的應用較為廣泛和成熟，相對而言國內僅有部分地區開始應用此項技術。氧化鎂脫硫技術的不足之處在于工藝步驟過于復雜和繁瑣，前期投入成本相對較高。

1.3 雙堿法

趙龍[4](2017)在研究中針對雙堿法煙氣脫硫技術的應用情況進行了研究。所謂雙堿法是將鈉基脫硫劑作為吸附劑，將其置于吸收塔內對二氧化硫進行轉化，這主要是由于鈉基脫硫劑具有極強的堿性，在吸收二氧化硫之后，所留下的產物具有高度溶解的特征，基本上不會發生過度飽和或者出現結晶，也就避免了石灰石-石膏在脫硫過程中所產生的堵塞導管的問題。同時，使用鈉基脫硫劑進行脫硫處理后的產物可投入到循環使用當中，將其置于再生池內，加入氫氧化鈣后便可還原再生，隨后鈉基硫劑便可繼續作為脫硫吸附劑進行循環利用。總結來看，雙堿法的使用可以分為三個步驟，即吸收、再生以及固體分離。雙堿法最初產生于美國，因此在美國的使用較為廣泛。相對而言，雙堿法的優勢在于規避了對吸收塔的磨損、堵塞的問題，并且使用過程中的安全性較高，費用投入相對較低，脫硫工作效率相對較高，但同時也存在不足之處，主要是由于工序步驟更加復雜，使整體成本投入升高。

1.4 氨法

李紫薇[5](2016)在研究中針對氨法脫硫技術的應用情況進行了分析。氨法脫硫技術中是將氨水作為吸收劑，化學反應后所產生的硫酸銨是副產品。在具體操作過程中，首先需要將煙氣導入至反應塔當中，從塔頂的位置將氨水噴入其中，與煙氣進行充分的接觸，隨后煙氣中的二氧化硫成分與氨水發生發生進而被清除，經過處理的煙氣經過反應塔通道的除霧器，其中的霧滴被清除干凈，隨后進入到升溫加熱器當中接受加熱，最后被排放。通常情況下，氨法脫硫后所產生的硫酸銨的濃度在30%左右，在硫酸銨容洗滌塔內配出之后，企業便可以把硫酸銨副產品進行二次利用，主要用途是作為液態氮肥銷售，或者也可以對硫酸銨進行二次加工，將液態硫酸銨進行蒸發、干燥等加工，形成晶體、顆粒狀的化肥銷售。

2 半干法煙氣脫硫技術研究進展

半干法煙氣脫硫技術是介于干法脫硫技術與濕法脫硫技術兩者之間的手段，當中比較常用的包括噴霧干燥法、循環流化床法。

2.1 噴霧干燥法

梁興[6](2017)主要針對半干法煙氣脫硫技術中的噴霧干燥法進行分析。噴霧干燥法是以石灰作為吸附劑，將石灰、水制作成為石灰漿，將其泵入吸收塔的霧化裝置內，石灰漿被霧化為液滴，隨后煙氣進入反應塔內并與石灰液滴發生反應，二氧化硫在化學反應的作用下被清除，并且石灰漿內的水分將會被蒸發，煙氣的溫度開始下降，進而被排除。其中的脫硫反應物、未充分接觸和使用的石灰漿吸收劑將被轉化為顆粒物，經過吸收塔管道完全排出。

2.2 循環流化床法

張滌宇[7](2016)針對循環流化床法在半干法煙氣脫硫技術的應用展開探討。循環流化床法的吸收劑通常采用干態消石灰粉，或者也可以根據實際情況使用能夠對二氧化硫發生吸附反應的干粉，作用原理是將煙氣由吸收塔底部也就是流化床的底部引入，底部是文丘里裝置，煙氣進入其中后會與吸收劑進行充分的接觸與融合，顆粒與氣體互相之間發生劇烈的摩擦反應，流化床由此形成。隨后噴霧水霧是煙氣的溫度降低，生成硫酸鈣、亞硫酸鈣，煙氣排除之后，顆粒物經由管道重新吸入至吸收塔，進行循環利用。相較于其他脫硫技術方法，循環流化床方法的可循環利用率最高，甚至可達上百次，因此較為實用。

3 干法煙氣脫硫技術研究進展

干法煙氣脫硫技術指的是使用粉狀吸收劑、顆粒狀吸收劑、吸附劑以及催化劑等形式來對煙氣中所含有的二氧化硫成為進行凈化，主要是以石灰干法、活性炭吸附法及電子束照射法為主。

3.1 石灰干法

王小明[8](2018)針對石灰干法脫硫技術手段的應用情況進行了分析。石灰干法處理煙氣的原理是將布袋除塵器視為反應器，在除塵器的管道上事前噴灑均勻的石灰粉，隨后將煙氣導入到除塵器當中，開啟引風機后，附著在管道表層的石灰粉塵便會同煙氣一同進入到布袋除塵器當中，隨后石灰與煙氣兩者之間便會發生固-固反應，生成亞硫酸鈣。石灰干法最初產生于日本，用途是處理垃圾焚燒廠所產生的煙塵污染氣體，因此在日本的使用較為廣泛，主要是為了除去煙氣中去氯化氫，通過石灰干法處理的煙氣便可達到正常排放標準。相較于其他脫硫技術，石灰干法具有十分顯著的優勢，操作便捷，工藝簡單，前期投入以及運行過程中的成本投入均相對較低，便于管理和維護，因此便避免了管道堵塞以及腐蝕等問題，反應物同樣可以重復使用。

3.2 活性炭吸附法

林馳前[9](2016)在研究中主要對活性炭吸附法在脫硫技術中的價值展開探究。活性炭吸附法的作用機制是將煙氣引入可移動的吸收塔當中，提前在其中放置活性炭，在煙氣進入后，二氧化硫便會被活性炭所吸附，完成脫硫的目的。隨后將活性炭置于高溫條件下，便可解吸再生，一般而言，每次所損失的活性炭占比在2%左右。活性炭吸附的方法目前僅在日本應用，原因在于盡管脫硫效果好，脫硫率在95%到98%之間，超過其他脫硫技術，但成本投入也相對較高，需要配備封閉的皮帶傳送機器、吸收塔以及解吸塔等，因此超出了很多石油煉化企業的承受能力，暫時無法大面積推廣。

3.3 電子束照射法

黃培楊等[10](2015)的研究重點集中在干法煙氣脫硫技術中的電子束照射法。電子束照射法的作用機制是在反應器當中鼓入按期，煙氣進入其中后，使用電子加速器對反應器內的煙氣進行照射，在電子束的照射下，使得煙氣中的氧氣、水蒸氣被快速激發，進而生成具有較強能力的自由基。自由基能夠使二氧化硫被快速氧化，生成硫酸，隨后與反應器內的氨氣發生化學反應，生成硫酸氧。電子束照射的脫硫技術手段源自日本，從上個世紀70開始便開始進行研究，隨后我國電力部門與日本建立合作關系，進一步增強電子束照射技術的成熟度。電子束照射技術的主要優勢為操作簡單便捷，可控制性強，副產物可用于化肥的生產，但是不足之處是脫硫過程伴有高輻射的危害，必須要進行防輻射屏蔽處理。

4 結語

綜上所述，隨著現代人綠色、環境保護意識的不斷覺醒，人們對于工業企業排污的要求越來越高，希望通過對空氣排污技術水平的提升來起到凈化空氣的作用，因此應當要對煙氣脫硫技術的應用引起重視。就現階段來看，目前石油煉化企業的煙氣脫硫技術當中，比較常用的幾個類型主要包括有濕法煙氣脫硫技術、半干法煙氣脫硫技術以及干法煙氣脫硫技術等，例如石灰石-石膏濕法、氧化鎂、雙堿法、噴霧干燥法、循環流化床法、石灰干法、活性炭吸附法以及電子束照射法等。在未來的發展中，煙氣脫硫技術手段的水平將會越來越成熟，并且石油煉化企業也應當根據自身的實際情況來選擇合適的技術，確保處理得當。