CN102049185B

CN102049185B - 一种炼厂高so2浓度低氧烟气处理方法

Info

Publication number: CN102049185B
Application number: CN 200910188111
Authority: CN
Inventors: 刘忠生; 彭德强; 方向晨; 齐慧敏; 任龙; 戴文军
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: CN102049185A

Abstract

本发明公开了一种炼厂高SO₂浓度低氧烟气处理方法，高SO₂浓度低氧烟气首先进行脱氧处理，脱氧处理后的烟气进入制硫磺装置；其中脱氧处理采用如下方法：烟气与碱液接触，烟气中部分SO₂与碱液反应，SO₂与碱液反应产物与烟气中的氧进一步反应，从而脱除烟气中的氧。本发明方法通过适宜的预处理工艺将烟气中的氧脱除，减少了对后续制硫磺工艺的影响，使得高SO₂浓度烟气的利用价值提高，避免了采用常规脱硫方法得到副产物价值低的问题。本发明方法不需其它的脱氧剂，工艺过程简单，易于操作，脱氧效果满足后续工艺的要求，经济性好。

Description

一种炼厂高SO2浓度低氧烟气处理方法

技术领域

本发明涉及一种炼厂高SO₂浓度低氧烟气脱硫方法，属于环境治理方法领域。

背景技术

SO₂是一种全球性的大气污染物，其危害主要为形成酸雨。另外，环境中的SO₂可致使儿童免疫力功能下降，民众呼吸道、眼部患病率增加等。在炼油厂，催化汽油吸附脱硫装置是一种新型的生产装置，在它的吸附剂再生过程中产生烟气，其中二氧化硫浓度一般为10000～100000mg/m³，氧含量一般为2000～10000mg/m³，必须进行烟气脱硫处理。

目前，烟气脱硫采用的主要工艺有干法和湿法两大类，其中湿法烟气脱硫工艺有：石灰石-石膏法、海水法、湿式氨法、钠碱吸收法、双碱法及镁法烟气脱硫工艺等；干式烟气脱硫工艺有：喷雾干燥法、炉内喷钙法、循环流化床干法及荷电干式吸收剂喷射脱硫技术等。上述工艺均需要碱剂制备、制浆、输送、产物干化、废水处理及产物储运等环节，具有工艺流程长、设备台(套)数量多、占地大、投资大、运行费用高或产渣量大等缺点。以石灰石-石膏法为例，其流程包括：石灰石存储、破碎、磨粉、筛分、制浆、喷淋吸收、石膏分离、干化、储运及废水处理等环节，涉及设备数量很多，设备规模很大，其设备投资费用和运转费用均很高。烟气脱硫装置一般包括喷淋塔、填料塔、动力波洗涤塔、文丘里洗涤塔等，但这些单独的烟气脱硫装置或这些烟气脱硫装置简单的组合无法满足高二氧化硫烟气脱硫的需求。对于一些二氧化硫浓度较高的烟气来说，现有的脱硫方法和装置不足以充分有效脱硫。如催化汽油吸附脱硫工艺中，吸附剂再生烟气中二氧化硫含量可以达到50000mg/m³以上，现有方法和装置无法有效净化处理。

CN200710017416.4公开了一种二氧化硫回收分流法硫回收装置及系统，酸性原料气分两路，一路直接与来自二氧化硫回收单元的二氧化硫一起送入克劳斯催化反应器进行催化转化反应，反应所得硫磺予以回收，所得尾气与另一路酸性原料气送入焚烧炉过氧焚烧，将其所有含硫化合物转化为二氧化硫送入二氧化硫回收单元进行二氧化硫回收，使烟气中二氧化硫符合排放标准后排放到大气中，得到的二氧化硫再返回克劳斯反应器中。该方法中并没有涉及如何利用烟气制硫磺的内容。虽然烟气中含有一定浓度的二氧化硫，但直接利用烟气制硫磺存在许多不适宜之处。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种炼厂高SO₂浓度低氧烟气处理方法，通过适宜的烟气处理，有利于烟气中有价值组分SO₂的进一步利用。

本发明炼厂高SO₂浓度低氧烟气处理方法包括如下内容：高SO₂浓度低氧烟气首先进行脱氧处理，脱氧处理后的烟气进入制硫磺装置。其中脱氧处理采用如下方法，烟气与碱液接触，烟气中部分SO₂与碱液反应，反应产物与烟气中的氧进一步反应，从而脱除烟气中的氧。本发明中的烟气脱氧指脱除烟气中的氧分子O₂。

本发明方法中，高SO₂浓度低氧烟气来源于催化汽油吸附脱硫装置的吸附剂再生烟气，其中二氧化硫浓度一般为10000～100000mg/m³，氧含量一般为2000～10000mg/m³。

本发明方法中，制硫磺方法一般采用克劳斯法，克劳斯法制硫磺为H₂S与SO₂反应生成硫磺的生产过程，是本领域技术人员熟知的技术。制硫磺装置中，由于H₂S与SO₂一步反应的转化率受到一定限制，因此，一般采用两级或多级反应。本发明方法中，脱氧后的烟气可以进入制硫磺装置的主反应装置，烟气中的SO₂与H₂S反应生成硫磺，烟气可以进入两级或多级制硫磺装置的第一级制硫磺装置，优选进入两级或多级制硫磺装置的第二级制硫磺装置。

本发明方法中，烟气脱氧中使用的碱液为氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液，碱性物质用量为烟气中氧完全脱除时需要量的80％～150％，优选为90％～110％。烟气与碱液接触设备可以为填料塔等气液接触设备，气液接触设备中，气液体积比一般为0.5～20L/m³。烟气通过气液接触设备的体积空速一般为300～1500h^-1，可以采用一级接触，优选采用两级接触。采用两级接触时，在第一级接触区中，碱液首先与烟气进行接触反应，生成亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠，在第二级接触区中，第一级接触区排出的液相与烟气进一步接触反应，烟气中的氧与亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠反应，从而将烟气中的氧脱除。采用两级接触时，烟气可全部通过第一级接触区和第二级接触区，也可以少量烟气通过第一级接触区，其余部分烟气和通过第一级接触区的烟气混合通过第二级接触区，以保持第一级接触区在碱性条件下操作。在第二级接触区中，液相物料可以循环使用，当其中的亚硫酸氢钠含量较低、脱氧能力不足时，部分外排，并补充部分进料。外排部分需要加碱中和，曝气脱COD后外排。

本发明方法中，为了提高脱氧效率，可以在脱氧反应过程中加入少量对氧化反应起催化剂作用的金属离子，如几种可溶液性金属硫酸盐等，具体包括硫酸铜、硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸锌等中的一种或几种，以金属离子计在液相的料中的浓度为20～3000mg/L。也可以在填料塔中使用固体氧化催化剂的填料。

本发明炼厂高SO₂浓度低氧烟气处理方法中，通过适宜的预处理工艺将其中的氧脱除，减少了对后续制硫磺工艺的影响，使得高SO₂浓度烟气的利用价值提高，避免了采用常规脱硫方法得到副产物价值低的问题。烟气预处理过程使用烟气中的二氧化硫与碱生成的亚硫酸盐和/或亚硫酸氢盐与氧发生反应，不需其它的脱氧剂，工艺过程简单，易于操作，脱氧效果满足后续工艺的要求。脱氧时虽然消耗了烟气中少量二氧化硫，但由于烟气中氧含量较低，仍比其它脱氧方式如加氢方法的经济性好。

附图说明

图1为本发明炼厂高SO₂浓度低氧烟气一种具体处理方法工艺流程示意图。

其中：1-烟气，2-碱液，3-第一级接触区，4-第二级接触区，5-循环液相物料，6-外排液相物料，7-脱氧后烟气，8-制硫磺装置。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明炼厂高SO₂浓度低氧烟气处理方法和效果。

如图1所示，烟气脱氧采用两级接触反应区，烟气1的全部或部分在第一级接触区3与碱液2接触，经过第一级接触区3的烟气以及部分未经过第一级接触区3的烟气在第二级接触区4内与脱氧剂接触，脱氧剂为第一级接触区排出的液相物料，第二级接触区4排出的烟气为脱氧后烟气7，脱氧后的烟气7进入制硫磺装置8。第二级接触区4内的循环液相物料5循环使用，当其中硫酸钠含量较高时，通过外排液相物料6进行调整。

实施例：

按照图1所示的流程，碱液使用重量浓度为3％～8％的氢氧化钠溶液。某催化汽油吸附脱硫吸附剂高浓度再生烟气(主要性质：二氧化硫浓度为50000～75000mg/m³，氧含量为3000～6000mg/m³)，采用本发明方法处理，具体操作条件和结果见表1。从表中数据可以看出，经过本发明方法处理后，氧含量可以降至较低水平，不影响后续制硫磺装置的正常操作。

表1高SO₂浓度低氧烟气处理条件和结果

操作条件及结果	操作条件1	操作条件2
			进入第一级气液接触区烟气的比例，体积％	100	30
第一级气液接触区液气体积比，L/m³	2	4
			第二级气液接触区液气体积比，L/m³	7	10
第二级气液接触区烟气体积空速，h^-1	500	1000
			第二级气液接触区中液相物料中金属离子浓度，mg/L	/	Mn²⁺/50
脱氧后烟气中氧的浓度，mg/m³	＜20	＜20

Claims

1.一种炼厂高SO₂浓度低氧烟气处理方法，其特征在于：高SO₂浓度低氧烟气首先进行脱氧处理，脱氧处理后的烟气进入制硫磺装置；其中脱氧处理采用如下方法：烟气与碱液接触，烟气中部分SO₂与碱液反应，SO₂与碱液反应产物与烟气中的氧进一步反应，从而脱除烟气中的氧；高SO₂浓度低氧烟气中二氧化硫浓度为10000～100000mg/m³，氧含量为2000～10000mg/m³；烟气脱氧中使用的碱液为氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液，碱性物质用量为烟气中氧完全脱除时需要量的80％～150％；烟气与碱液接触设备为填料塔，气液接触设备中，气液体积比为0.5～20L/m³，烟气通过气液接触设备的体积空速为300～1500h^-1。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：高SO₂浓度低氧烟气来源于催化汽油吸附脱硫装置的吸附剂再生烟气。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：制硫磺方法为克劳斯法，脱氧后的烟气进入制硫磺装置的主反应装置，烟气中的SO₂与H₂S反应生成硫磺。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：烟气与碱液接触采用一级接触，或者采用两级接触。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：烟气与碱液接触采用两级接触，在第一级接触区中，碱液首先与烟气进行接触反应，生成亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠，在第二级接触区中，第一级接触区排出的液相与烟气进一步接触反应，烟气中的氧与亚硫酸钠和/或亚硫酸氢钠反应，从而将烟气中的氧脱除。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在脱氧反应过程中加入少量对氧化反应起催化剂作用的金属离子；或者在填料塔中使用固体氧化催化剂的填料。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：金属离子来源于可溶性金属硫酸盐，包括硫酸铜、硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴和硫酸锌中的一种或几种，以金属离子计在液相的料中的浓度为20～3000mg/L。