硫磺回收装置尾气二氧化硫排放标准

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年10月06日

  硫主要以H2S形态存在于天然气中。天然气中含有H2S时不仅会污染环境,而且对天然气生产和利用都有不利影响,故需脱除其中的H2S。从天然气中脱除的H2S又是生产硫磺的重要原料。例如,来自醇胺法等脱硫脱碳装置的酸气中含有相当数量的H2S,可用来生产优质硫磺。这样做,既可使宝贵的硫资源得到综合利用,又可防止环境污染。

    大约到20世纪70年代初,主要只是从经济上考虑是否需要进行硫磺回收(制硫)。如果在经济上可行,那就建设硫磺回收装置;如果在经济上不可行,就把酸气焚烧后放空。但是,随着世界各国对环境保护要求的日益严格,当前把天然气中脱除下来的H2S转化成硫磺,不只是从经济上考虑,更重要地出于环境保护的需要。
    从天然气中H2S。生产硫磺的方法很多。其中,有些方法是以醇胺法等脱硫脱碳装置得到的酸气生产硫磺,但不能用来从酸性天然箕中脱硫,例如目前广泛应用的克劳斯(Claus)法即如此。有些方法则是以脱除天然气中的H2S为主要目的,生产的硫磺只不过是该法的结果产品,例如用于天然气脱硫的直接转化法(如Lo-Cat法)等即如此。
    当采用克劳斯法从酸气中回收硫磺时,由于克劳斯反应是可逆反应,受到热力学和动力学的限制,以及存在有其他硫损失等原因,常规克劳斯法的硫收率一般只能达到92%~95%,即使将催化转化段由两级增加至三级甚至四级,也难以超过97%。尾气中残余的硫化物通常经焚烧后以毒性较小的SO2形态排放大气。当排放气体不能满足当地排放指标时,则需配备尾气处理装置处理然后经焚烧使排放气体中的SO2量和(或)浓度符合指标。
    应该指出的是,由于尾气处理装置所回收的硫磺仅占酸气中硫总量的百分之几,故从经济上难获效益,但却具有非常显著的的环境效益和社会效益。
    硫磺回收及尾气处理过程的危险有害因素主要也是火灾、爆炸、毒性和噪声等。有关火灾、爆炸、毒性和噪声等的危险有害因素分析已在第二章和第三章中叙述,本章仅着重介绍硫磺回收过程的过程气、尾气和尾气焚烧炉、火炬排放的烟气中二氧化硫,以及由硫磺回收过程制得的固体工业硫磺危险危害性与防护等事项。
    如上所述,采用硫磺回收及尾气处理的目的是防止污染环境,并对宝贵的硫资源回收利用。因此,首先了解硫磺回收装置尾气SO2排放标准和工业硫磺质量指标是十分必要的。
    各国对硫磺回收装置尾气SO2排放标准各不相同。有的国家根据不同地区、不同烟囱高度规定允许排放的SO2量;有的国家还同时规定允许排放的SO2浓度;更多的国家和地区是根据硫磺回收装置的规模规定必须达到的总硫收率,规模愈大,要求也愈严格。
(一) 国外标准
表4-1给出了一些经济发达国家硫磺回收装置所要求达到的硫收率要求。由表4-1可以看出:①一些国家尤其是美国根据装置规模不同而有不同的硫收率要求,规模愈大要求愈严;②各国从自身国情出发,其标准差别很大。例如,加拿大因地广人稀故其标准较美国要宽,而日本由于是人口密集岛国,故其标准最严;③随着经济发展和环保意识的增强,这些国家所要求的硫收率也在不断提高。
    (二) 我国标准
我国在1997年执行的GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》中对SO2的排放不仅有严格的总量控制(即最高允许排放速率),而且同时有非常严格的SO2排放浓度控制(即最高允许排放浓度),见表4-2。
表4-1 一些国家对硫磺回收装置硫收率的要求  %(质量分数)

 

国家
装置规模/(t/d)
<0.3
0.3~2
2~5
5~10
10~20
20~50
50~2000
2000~10000
美国得克萨斯州
新建装置
已建装置
 
焚烧
焚烧
 
 
96.0
 
96.0
96.0~98.5
 
97.5~98.5
98.5~99.8
 
98.5~99.8
99.8
 
99.8
99.8
加拿大
70
90
96.3
98.5~98.8
99.8
意大利
95
96
97.5
德国
97
98
98.5
日本
99.9
法国
97.5
荷兰
99.8
英国
98
我国标准不仅对已建和新建装置分别有不同的SO2排放限值,而且还区分不同地区有不同要求,以及在一级地区不允许新建硫磺回收装置。然而,对硫磺回收装置而言,表4-2的关键是对SO2排放浓度的限值,即已建装置的硫收率需达到99.6%才能符合SO2最高允许排放浓度(1200mg/m3),新建装置则需达到99.7%。这样,不论装置规模大小,都必须建设投资和操作费用很高的尾气处理装置方可符合要求。此标准的严格程度仅次于日本,而显著超过美国、法国、意大利和德国等发达国家。
表4-2 我国《大气污染物综合排放标准》中对硫磺生产装置SO2排放限值

 

最高允许排放浓度/(mg/m3)
排气筒高度/m
最高允许排放速率/(kg/h)
一级
二级
三级
1200(960)
15
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1.6
2.6
8.8
15
23
33
47
63
82
100
3.0(2.6)
5.1(4.3)
17(15)
30(25)
45(39)
64(55)
91(77)
120(110)
160(130)
200(170)
4.1(3.5)
7.7(6.6)
26(22)
45(38)
69(58)
98(83)
140(120)
190(160)
240(200)
310(270)
    ① 括号外为对1997年1月1日前已建装置要求,括号内为对1997年1月1日起新建装置要求。
    为此,原国家环保总局在环函[1999]48号文件《关于天然气净化厂脱硫尾气排放执行标准有关问题的复函》中指出:“天然气作为一种清洁能源,其推广使用对于保护环境有积极意义。天然气净化厂排放脱硫尾气中二氧化硫具有排放量外、浓度高、治理难度大、费用较高等特点,因此,天然气净化厂二氧化硫污染物排放应作为特殊污染源,制定相应的行业污染物排放标准进行控制;在行业污染物排放标准未出台前,同意天然气净化厂脱硫尾气暂按《大气污染物综合排放标准》(GB 16297)中的最高允许排放速率指标进行控制,并尽可能考虑二氧化硫综合回收利用。”目前,石油行业关于脱硫尾气SO2排放标准正在制定中。
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