天然气净化厂硫磺回收装置尾气 SO₂ 减排技术浅谈

1. 硫磺回收装置尾气 SO₂ 减排技术现状

1.1 传统减排技术（1）烟气脱硫技术

烟气脱硫技术是硫磺回收装置尾气 SO₂ 减排的主要传统方法之一。其基本原理是通过物理或化学方式去除烟气中的 SO_2^∘ 。常见的烟气脱硫技术包括湿法脱硫和干法脱硫。湿法脱硫技术利用含硫的吸收剂（如石灰石、石灰等）在洗涤塔内与烟气中的 SO₂ 反应，生成亚硫酸钙，再通过氧化过程生成石膏，从而实现 SO₂ 的脱除。该方法操作简单，脱硫效率较高，但存在吸收剂消耗量大、对烟气温度和露点要求较高等问题。干法脱硫技术则采用固体吸收剂或催化剂来吸附烟气中的 SO₂ ，如活性炭、分子筛等。干法脱硫技术具有占地面积小、运行费用低、对烟气温度适应性强等优点，但脱硫效率相对较低[1]。

（2）催化氧化技术

催化氧化技术是一种利用催化剂促进 SO₂ 氧化的方法，将 SO₂ 转化为 SO₃ ，再与吸收剂反应生成石膏。这种方法在脱硫效率上优于传统的湿法脱硫，同时还能减少吸收剂的用量。催化氧化技术主要包括选择性催化氧化（SCOT）和流化床催化氧化（FBDOC）等技术。

1.2 新型减排技术

（1）生物脱硫技术

生物脱硫技术利用微生物的代谢活动来去除烟气中的 SO_2^∘ 。通过微生物的酶促反应，将 SO₂ 转化为硫酸盐或亚硫酸盐，进而通过沉淀、过滤等物理方法去除。生物脱硫技术具有环境友好、操作简便、成本较低等优点，但受限于微生物的适应性和烟气成分的复杂性。

（2）吸附脱硫技术

吸附脱硫技术是利用吸附剂（如活性炭、分子筛等）的高吸附性能来去除烟气中的 SO_2⨀ 。吸附剂表面具有丰富的活性位点，可以吸附SO₂ 分子。该方法脱硫效率高，对烟气成分适应性较好，但吸附剂再生和更换成本较高。

（3）碳捕捉与封存技术

碳捕捉与封存技术（CCS）是一种将烟气中的 CO₂ 捕捉并封存的技术。虽然CCS 主要针对 CO₂ 减排，但其原理也可以应用于 SO₂ 的减排。通过在烟气中注入碳酸钠或碳酸钾等吸收剂，将 SO₂ 转化为硫酸盐，然后通过运输和封存技术将硫酸盐中的 SO₂ 捕捉和封存。这种方法可以有效减少 SO₂ 排放，但技术和经济成本较高，目前处于研究和试验阶段。

2. 硫磺回收装置尾气 SO₂ 减排技术分析

2.1 传统减排技术分析（1）烟气脱硫技术的原理与优缺点

烟气脱硫技术主要通过化学反应来去除烟气中的 SO_2∘ 。其基本原理是利用含硫的吸收剂，如石灰石、石灰或氨水等，在洗涤塔内与烟气中的 SO₂ 反应，生成固态的硫酸钙或其他化合物，从而实现 SO₂ 的脱除。原理：湿法脱硫：吸收剂与 SO₂ 和氧气反应生成亚硫酸盐，随后在氧化过程中生成硫酸盐。干法脱硫：固体吸收剂直接吸附 SO₂ ，或通过化学反应将其转化为固态化合物。优点：脱硫效率较高，湿法脱硫效率可达90% 以上，干法脱硫效率也可达到 80% 左右。技术成熟，应用广泛。缺点：吸收剂消耗量大，成本较高。可能产生二次污染，如吸收剂中重金属的排放。对烟气中的水分和温度要求较高[2]。

（2）催化氧化技术的原理与优缺点

催化氧化技术通过催化剂的作用，将烟气中的 SO₂ 转化为 SO₃ ，然后 SO₃ 与吸收剂反应生成硫酸盐。原理：催化剂促进 SO₂ 与氧气反应生成 SO₃ ，随后 SO₃ 被吸收剂捕获并转化为硫酸盐。优点：脱硫效率高，可达 98% 以上；吸收剂消耗量较小，成本相对较低；对烟气成分适应性强。缺点：需要使用催化剂，催化剂的活性会影响脱硫效果；催化剂的使用寿命和维护成本较高。

2.2 新型减排技术分析

（1）生物脱硫技术的原理与优缺点

生物脱硫技术利用特定的微生物来去除烟气中的 SO₂ ，通过微生物的代谢活动将 SO₂ 转化为硫酸盐。原理：微生物利用 SO₂ 作为营养物质，将其转化为硫酸盐。优点：脱硫过程中不产生二次污染；操作简便，运行成本低；可处理低浓度 SO₂ 。缺点：脱硫效率受微生物活性、生长环境和烟气成分的影响较大；微生物处理系统可能产生污泥处理问题。

（2）吸附脱硫技术的原理与优缺点

吸附脱硫技术利用吸附剂的高吸附能力来去除烟气中的 SO_2∘ 原理：吸附剂表面丰富的活性位点吸附烟气中的 SO₂ ，形成吸附态 SO_2∘ 。优点：脱硫效率高，可达 90% 以上；吸附剂可多次再生使用，节省成本。缺点：吸附剂的吸附容量有限，需要定期更换或再生；吸附剂的处理和处置可能产生环境问题。

（3）碳捕捉与封存技术的原理与优缺点

碳捕捉与封存技术（CCS）主要用于捕捉烟气中的 CO₂ ，但其原理也可应用于 SO₂ 的减排。原理：在烟气中注入吸收剂，将 SO₂ 转化为硫酸盐，然后通过运输和封存技术将硫酸盐封存。优点：可有效减少 SO₂ 排放，实现减排目标。缺点：技术复杂，成本高；需要完善的基础设施和监管体系；对环境的影响尚不明确。

3. 影响硫磺回收装置尾气 SO₂ 减排效果的因素

3.1 工艺参数（1）进料成分

进料成分是影响硫磺回收装置尾气 SO₂ 减排效果的关键因素之一。进料中的 SO₂ 浓度、硫含量、杂质含量以及水分等都会对减排效果产生影响。高浓度的 SO₂ 和硫含量有利于提高硫磺的回收率，但同时也可能增加尾气中 SO₂ 的排放量。杂质的存在可能会降低催化剂的活性，影响脱硫效率。水分的过多可能会造成设备腐蚀和效率下降。

（2）操作条件

操作条件对硫磺回收装置的运行效率至关重要。包括但不限于以下因素：温度：温度会影响催化剂的活性和 SO₂ 的转化率，过高或过低的温度都可能降低减排效果。压力：压力的变化会影响硫磺的生成和吸收过程，适宜的压力可以优化硫磺的回收率。氧气浓度：氧气浓度对SO₂ 的氧化反应有直接影响，过高的氧气浓度可能会导致 SO₂ 的过度氧化，影响硫磺的生成。流量：烟气流量和循环流量的控制对整个脱硫过程的稳定性和效率有重要影响。

3.2 设备因素

（1）设备选型

设备选型直接关系到硫磺回收装置的性能和寿命。合适的设备选型应考虑以下因素： 材料的耐腐蚀性：设备材料应能够抵抗烟气中的腐蚀性物质。设备的耐压性和耐温性：设备应能承受高温高压的工作环境。设备的可靠性和维护性：设备应易于操作和维护，减少停机时间。

（2）设备维护与更新

设备的定期维护和及时更新是保证硫磺回收装置长期稳定运行和减排效果的关键。维护工作包括但不限于：定期检查设备，确保其正常运行；及时更换磨损或损坏的部件；根据设备运行情况，适时更新设备以提高效率。

3.3 运营管理

（1）操作人员技能

操作人员的技能水平直接影响到硫磺回收装置的运行效率和减排效果。操作人员需要经过专业培训，熟悉设备的操作规程和应急预案，能够根据实际情况调整操作参数，确保设备在最佳状态下运行。

（2）监测与调整

实时监测硫磺回收装置的运行数据，如 SO₂ 排放浓度、硫磺回收率等，是确保减排效果的重要手段。通过监测数据，可以及时发现异常情况，进行必要的调整，如调整操作参数、优化设备运行状态等，从而提高减排效果。

参考文献

[1] 大型硫黄装置液硫池废气回收技术应用分析[J]. 张立胜; 曹英斌;裴爱霞 ; 彭传波 . 油气田地面工程 ,2024(02)

[2] 大型硫磺回收装置热氮吹硫新技术应用分析[J]. 彭传波. 石油与天然气化工 ,2024(06)