[发明专利]一种硫磺尾气的脱硫方法和装置

说明书

本发明提供一种硫磺尾气的脱硫方法和装置，其中该脱硫方法包括：对硫磺尾气依次实施加氢还原和醇胺吸收，得到粗脱硫气体；将粗脱硫气体送入精脱硫单元，得到精脱硫气体；在精脱硫单元中，使粗脱硫气体和复合脱硫剂分别从精脱硫塔的下部和上部进入，二者发生逆流接触，得到的脱硫气体和富硫溶剂分别从精脱硫塔的顶部和底部排出，其中，复合脱硫剂包括如下重量份的组分：砜或亚砜：2～40份、有机胺脱硫剂：2～30份、C3～C8的醇和/或C6～C12的芳香烃：0～20份、强化剂：5～90份。本发明所提供的深度脱硫方法，能够实现硫化氢与有机硫成分的同时深度脱除，并且还具有设备改造费用低、运行能耗低的优点。

技术领域

本发明涉及一种硫磺尾气的脱硫方法和装置，尤其涉及一种对硫磺尾气中的硫化氢和有机硫成分同时实现深度脱除的工艺。

背景技术

含硫尾气是指各类加工单元排出的含硫气体，其中硫是以单质硫、硫化物以及有机硫(例如COS、CS₂等)形式存在，来源不同导致含硫尾气组成有所不同，所以含硫尾气的脱硫需要兼顾各类含硫物质的性质，最大程度地降低总硫含量，以满足气体排放标准。

各种含硫尾气中，最受关注的应该是硫磺尾气，是来自炼油过程产生的酸气(含硫原料气)经硫磺回收工序的排出产物。尤其是随着含硫原油和天然气资源的大量开发，克劳斯工艺(Claus工艺)成为了天然气和石油炼制行业中用于从酸气中回收硫的主体工艺，其所产生的硫磺尾气(亦称为克劳斯尾气或Claus尾气)的排放量也在持续增加。

实际上，针对克劳斯工艺以及其它加工单元所产生的硫磺尾气的脱硫和后处理技术的研究一直未停止。从脱硫净化效果考量，目前比较公认和使用的当属“加氢还原+醇胺吸收”，也就是公知的SCOT工艺(斯科特工艺)和Super-SCOT工艺(超级斯科特工艺)，来自于克劳斯装置或其它加工单元的硫磺尾气经再热器预热后，进入加氢反应器(SCOT反应器)实施加氢还原，在加氢催化剂的作用下，硫磺尾气中的硫及硫化物转变成硫化氢；加氢后的加氢尾气经冷却(一般是急冷)后进入胺液吸收塔与醇胺溶剂接触，硫化氢及部分二氧化碳被吸收，尾气中的总硫可显著降低(可以低于300ppm)，再进入焚烧炉焚烧后排放。

最新的气体排放标准《GB31570-2015石油炼制工业污染物排放标准》，将焚烧后排放气体中SO₂的控制标准从960mg/Nm³进一步限制到不得高于100mg/Nm³，而一些环境容量受限的经济发达地区更是将该指标提高到50mg/Nm³，因此对硫磺尾气的深度脱硫提出了更高的要求。鉴于这类硫磺尾气的总硫含量来自硫化氢和有机硫形态存在的硫，目前已经有报道和实施的深度脱硫包括了针对二类形态硫的处理技术，确保控制排放中SO₂的水平。

通过加氢还原和醇胺溶剂吸收可以脱除大部分硫化氢，也可使部分有机硫实现脱除，但是由于硫磺尾气中有机硫COS和CS₂通过化学手段转化成H₂S难度较大，在常用的急冷和胺脱等处理过程中的脱除率很低，一般不超过30％，虽然理论上还可以通过提高吸收压力、增加吸收级数等手段达到强化有机硫的吸收，控制焚烧气体中有机硫含量，但对现有硫磺尾气处理装置更新改造要求高。基于大多数的在用装置，需要在焚烧工序后增设碱脱或胺脱装置，在设备投资高的同时，还导致设备腐蚀问题和碱渣污染。所以，为应对日趋严格的环保标准，目前较多采用的还是硫磺尾气高温热焚烧加尾气后处理技术，先后出现了络合铁、离子液体、氨法脱硫、烟气碱洗工艺等，这些工艺虽对提升脱硫有效，但在实际应用中各有缺憾。

络合铁工艺的基本原理是通过络合铁溶剂与含硫化氢的气体接触，硫化氢氧化为单质硫，催化剂中的三价铁离子被还原为二价铁离子。再通过向催化剂溶液中鼓入空气，利用空气中的氧气将二价铁离子氧化为三价铁离子，使催化剂再生后循环使用。该技术具有硫化氢脱出率高、操作简便、运行周期长等优点。但是操作过程中需补充流失的药剂如表面活性剂、杀菌剂、pH调节剂(碱)等。因受产品质量的限制，适用于小型硫磺回收装置提高尾气净化指标或做为小型硫磺回收装置的备用装置。