氢氧化钠碱洗法在硫酸尾气处理中的应用

氢氧化钠碱洗法在硫酸尾气处理中的应用
王国才
【摘要】介绍了荆门石化65 kt/a硫化氢干法制酸装置采用的氢氧化钠碱洗法脱硫工艺流程及运行情况.生产中控制循环碱液pH值6~7、w(NaOH)30%氢氧化钠溶液补充量1 t/h、废水排放密度950 kg/m3.经过5个多月运行,脱硫系统运行良好,外排尾气ρ(SO2)持续控制在200 mg/m3以下、酸雾质量浓度控制在20
mg/m3以下.%The sodium hydroxide alkali washing desulphurization process and operation situation of Jingmen Petrochemical 65 kt/a dry sulphuric acid plant with hydrogen sulfide are introduced.The pH value of circulating alkali solution 6-7,w(NaOH)30% sodium hydroxide solution supplementation is 1 t/h and the discharge density of waste water is 950 kg/m3.After more than 5 months of opera-tion,the desulphurization system is running well,efflux exhaust ρ(SO2)continued under the control of 200 mg/m3and acid mist con-centration control below 20 mg/m3.
【期刊名称】《硫酸工业》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】3页(P50-52)
【关键词】硫酸生产;脱硫;氢氧化钠;碱洗法;运行;改进
【作者】王国才
【作者单位】中国石油化工股份有限公司荆门分公司,湖北荆门448000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ111.16
中国石油化工股份有限公司荆门分公司(以下简称荆门石化)硫酸装置设计规模为
65 kt/a，用来处理上游炼油装置中产生的φ(H2S)约60%高含硫化氢废气(俗称酸性气)。

硫酸装置属环保装置，采用“3+1”二转二吸干法制酸工艺，原设计工艺
流程包括焚烧净化、干燥转化、吸收等工序，二吸塔出口尾气直接经烟囱排放[1]。

硫酸装置尾气SO2排放原来按照ρ(SO2)≤960 mg/m3的指标设计，运行过程中基本处于卡边操作。

根据国家环保部规定，炼化企业制硫装置于2017年7月1
日开始执行新的污染物排放标准GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》，尾气SO2排放限值为ρ(SO2)≤400 mg/m3，尾气中硫酸雾质量浓度小于
或等于30 mg/m3。

在这样的背景下，荆门石化决定在原装置基础上新增一套尾
气处理设施，以保证硫酸装置尾气SO2和硫酸雾排放满足新的排放标准。

目前，我国硫酸尾气处理技术应用较多，有氢氧化钠碱洗法(钠碱法)、双氧水法、离子液循环吸收法、活性焦法、石灰石-石膏法及有机胺法等[2-3]。

考虑到氢氧化钠碱洗法工艺流程简单、脱硫效率高、占地面积小等特点，荆门石化根据企业实际选择该工艺处理硫酸尾气。

1 氢氧化钠碱洗法原理
氢氧化钠碱洗法就是通过氢氧化钠与尾气中的硫化物进行反应，生成硫酸盐和亚硫酸盐，从而降低尾气中硫化物浓度，其主要反应式如下：
2NaOH+SO2Na2SO3+H2O
(1)
Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3
(2)
同时，由于尾气系统中存在CO2及SO3等酸性气体，同样会和氢氧化钠进行反应：
2NaOH+SO3Na2SO4+H2O
(3)
2NaOH+CO2Na2CO3+H2O
(4)
Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2
(5)
2 工艺流程
在硫酸装置二吸塔出口新增1台碱洗塔、3台碱循环泵、1台电除雾器，并将原金属尾气烟囱改为FRP材质。

制酸尾气自二吸塔出口进入碱洗塔内，通过氢氧化钠
溶液循环吸收尾气中的硫化物(主要为SO2)，碱洗后的尾气再经过电除雾器除去尾气中的酸雾，净化后的尾气经烟囱排放。

氢氧化钠碱洗法脱硫工艺流程见图1。

3 工艺特点
该脱硫系统经过不断的改进和完善，体现三大
图1 氢氧化钠碱洗法脱硫工艺流程
特点：①脱硫效率高，可达90%以上；②除雾效果好，尾气中酸雾质量浓度降低
到15 mg/m3；③占地面积小，无二次污染，流程简单[4]。

同时，为了节省用地，将碱洗塔、电除雾器进行叠放式布置，将电除雾器直接安装在碱洗塔上部。

4 系统运行中的主要控制参数
根据氢氧化钠碱洗法脱硫的原理及工艺控制情况，系统运行中主要控制参数如表1所示。

表1 系统运行中主要控制参数碱洗塔液位,%循环碱液pH值工艺水补充量/(t·h-1)
工业风量/(m3·h-1)w(NaOH)30%氢氧化钠溶液补充量/(t·h-1)废水排放
COD/(mg·L-1)废水排放密度/(kg·m-3)40～606～7221600950
5 应用过程中出现的问题及改进措施
该尾气脱硫系统在投入运行初期出现了一些问题，经过对这些问题的分析，提出了对应的解决措施，并取得了较好的效果。

5.1 碱洗塔入口玻璃钢短接泄漏
该系统投入运行后1个月左右时间，就发现碱洗塔入口的玻璃钢短接出现泄漏情况。

根据玻璃钢的特性，应该是耐酸碱腐蚀的，而且此处的运行温度也不高，平均在50 ℃左右，完全在玻璃钢的正常使用范围内。

经过技术讨论和查阅资料，该玻璃钢材料耐稀酸腐蚀性能良好，但耐浓酸腐蚀性能较差，浓硫酸环境下易腐蚀、炭化。

泄漏初期，在管道外壁采用玻璃布+环氧树脂缠绕的方式进行堵漏，效果不好，一个星期左右的时间再次泄漏；之后利用装置停工消缺的机会将该部分管线打开，进行内部检查，发现内表面炭化、腐蚀严重，正是由于浓硫酸腐蚀导致。

经过进一步分析，浓硫酸是二吸塔顶部尾气夹带的酸雾冷却汇集产生的。

二吸塔顶部采用的是烛式纤维除雾器，除雾效果较丝网除沫器好，但尾气中多少也会夹带部分酸雾。

根据实际运行情况及原因分析，荆门石化对碱洗塔入口气相管线进行了技术改造，增加1个集液槽，将管线内气相夹带的酸液汇集，并排入地下酸槽内，改造前后如图2所示。

同时，对碱洗塔入口玻璃钢短接进行修复和补强。

改造后脱硫系统一直运行良好，再未出现过泄漏情况。

图2 脱硫系统技术改造示意
5.2 碱洗塔排污管线结盐堵塞
在该系统试运行阶段，发现备用泵的进出口管线、塔底排放线接管、仪表引出管等部位易结盐堵塞管线，导致管线不畅甚至完全堵塞。

针对上述情况，对已结盐管线设置新鲜水接头，定期对管线进行新鲜水冲洗，防止因结盐导致堵塞管线，保证系统正常运行。

5.3 碱洗泵进出口管线选型
该脱硫系统的设计过程中，碱洗循环泵进出口管线最初选用FRP材质。

根据装置内同类型管线的运行状况，若采用FRP材质管线，碱洗循环泵运行中会产生一定的振动，玻璃钢管线在长时间运行过程中容易出现脆裂老化及泄漏，日后的维护量较大，甚至会造成系统停车，影响装置尾气SO2达标排放。

经过技术讨论，及时与设计人员沟通，将该部分管线改为碳钢内衬PO材质，既满足了管线的耐酸碱腐蚀性，也保证了管线的强度和耐久性。

6 运行效果
经过系统试运行过程中的摸索和调整，以及对相关问题进行了处理和改进，目前，该系统已连续运行5个多月时间，运行平稳，尾气ρ(SO2)持续控制在200
mg/m3以下(见表2)。

表2 尾气处理系统投用后检测数据检测时间检测时处理量/(m3·h-1)检测部位检测指标尾气ρ(SO2)/(mg·m-3)尾气酸雾(ρ)/(mg·m-3)2017-06-282100二吸塔出口/尾气烟囱675/12024/112017-08-212800二吸塔出口/尾气烟囱
1030/18538/132017-11-062500二吸塔出口/尾气烟囱930/16035/13
表2为部分日常监测数据，从表中可以看出：该尾气处理系统对SO2和酸雾的去除效果非常好，达到了实施的预期效果，也保证了硫酸装置尾气SO2排放完全满足新的排放标准。

7 结语
硫酸装置本身就是该炼化企业的环保装置，用来处理炼化装置产生的高含硫化氢废气。

降低该装置的尾气SO2排放浓度，首先是满足国家法律规定的需要；同时，更是满足广大人民群众对美好生活环境要求不断提高的需要。

因此，在今后的工作
中，保证该尾气处理系统的正常运行的同时，还需要通过摸索和实践，不断进行优化和改进，将尾气中排放的SO2浓度降到更低。

参考文献：
[1] 杜郎,游敏.炼厂酸性气干法制酸装置的技术改造与创新[J].硫酸工
业,2015(6):11-13.
[2] 唐玉凤,刘超,任吉萍，等.硫酸尾气处理技术现状与趋势[J]，四川化工，
2012(1):12-15.
[3] 徐连生.硫酸尾气达标治理技术发展探讨[J],池州学院学报,2013,3(27):89-90.
[4] 纪昌磊，张富兵，丁双玉.尾气脱硫系统的生产实践及改造[J],硫酸工业，2015(5):56-58.。