動力波洗滌技術在硫磺回收裝置尾氣凈化的首次應用

裴富饒，于志鵬

(濰坊弘潤石化科技有限公司，山東 濰坊 262737)

1 前言

濰坊弘潤石化科技有限公司新建5.5萬t/a硫磺回收裝置尾氣凈化單元采用杜邦清潔技術公司動力波洗滌技術，這是動力波洗滌在硫磺回收裝置尾氣凈化中的首次應用。在正常運行模式下，硫磺回收裝置尾氣經過動力波洗滌，凈化尾氣中二氧化硫濃度小于10 mg/m3以下，遠低于地區(qū)排放標準50 mg/m3的要求。

2 洗滌系統(tǒng)流程及特點

2.1 洗滌系統(tǒng)流程

濰坊弘潤石化科技有限公司硫磺回收裝置尾氣凈化過程利用循環(huán)液中的有效成分氫氧化鈉與尾氣中的二氧化硫發(fā)生化學反應，生成亞硫酸鈉，完成二氧化硫的脫除，亞硫酸鈉再經空氣氧化為硫酸鈉。該吸收過程完全在動力波洗滌系統(tǒng)內完成。其工藝流程圖如圖1。

在動力波洗滌系統(tǒng)內，溫度為300℃的硫磺回收裝置尾氣通過進料管由上至下進入堿洗進料器后，立即被自下而上的循環(huán)冷液急冷，溫度降至69 ℃。在進料器內部汽液接觸位置附近，持續(xù)不斷的形成高湍流區(qū)，即泡沫區(qū)；在泡沫區(qū)產生強烈混合效果，液體表面以極快的速率更新并將氣體急冷至絕熱飽和溫度，二氧化硫也隨之被吸收。

接觸后，氣液混合物進入堿洗分離塔中的分離槽。液滴落入分離槽的下部，氣體通過兩層除霧器從上部排出。

分離槽內的液體達到一定濃度后，比重增大，通過控制液體比重來進行排水、補水操作。從而保證循環(huán)液中的硫酸鹽濃度穩(wěn)定。循環(huán)液的pH值進行在線分析，通過補充堿液來保證循環(huán)液中的脫硫有效成分穩(wěn)定。

圖1 動力波洗滌系統(tǒng)流程圖

2.2 洗滌系統(tǒng)特點

(1)設備數量少，工藝流程簡短。在動力波洗滌系統(tǒng)內，堿洗進料器完成尾氣中二氧化硫的吸收脫除，堿洗分離塔內實現亞硫酸鹽向硫酸鹽的轉化。因而工藝流程相對簡短，沒有較為復雜的設備。

(2)具有較高的操作靈活性。該系統(tǒng)無需調節(jié)動力波設備(如閥門或泵)即可滿足規(guī)定的硫磺回收裝置尾氣排放目標。

(3)更高的環(huán)保優(yōu)勢。該系統(tǒng)凈化煙氣排放前和非凈化煙氣通過換熱器加熱，超過煙氣的露點溫度，可清除煙囪出口的可見蒸汽白龍。產生較少的廢水，并且COD值達標。

3 脫硫反應機理

在動力波洗滌器中，尾氣中的SO2與循環(huán)液中的氫氧化鈉接觸反應后被脫除，生成亞硫酸鈉。在該過程中酸基反應相對于其它堿基反應來說是相對較快的，且所有的產物和反應物都可溶。SO2從氣相被堿液吸收發(fā)生如下反應：

SO2+ NaOHNaHSO3

SO2+ 2NaOHNa2SO3+H2O

反應后的高濃度亞硫酸鈉進入堿洗分離塔內部分離槽中，通過不斷添加氧氣將亞硫酸鈉轉化為硫酸鈉，其氧化反應如下：

NaHSO3+1/2O2+NaOH Na2SO4+H2O

Na2SO3+1/2O2Na2SO4

4 主要運行參數

動力波洗滌系統(tǒng)主要運行參數

項目單位設計值運行值凈化前煙氣SO2含量mg/m3<500350～480凈化后煙氣SO2含量mg/m3<50< 10循環(huán)液pH值6～97.0～7.5循環(huán)液COD值mg/L<40< 20

5 總結

隨著環(huán)保排放標準的逐步提高，對石化企業(yè)尾氣達標排放提出更嚴格的排放要求。選擇一種具有前瞻性的脫硫技術，無論對于裝置穩(wěn)定運行，還是社會效益，都至關重要[1-2]。濰坊弘潤石化科技有限公司采用的動力波洗滌技術對硫磺回收裝置尾氣進行凈化處理，實際運行效果良好，各個運行參數均優(yōu)于設計值。該動力波洗滌技術在處理石化企業(yè)含硫尾氣方面，具有較高的應用和推廣價值。