内蒙古伊泰化工120万吨/年精细化学品项目一级克劳斯硫回收+尾气氨法脱硫工程
烟气脱硫的基本原理是用碱性物质吸收酸性的二氧化硫。目前烟气脱硫技术根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可分为湿法、干法和半干法。克劳斯焚烧后尾气水蒸汽含量较高，湿法脱硫技术主要包括石灰石-石膏法、双碱法、镁法、氨法、海水法等；干法脱硫技术主要包括循环流化床脱硫技术、增湿灰循环烟气脱硫技术（NID）、电子束法等；半干法主要包括循环悬浮式半干法、喷雾干燥、炉内喷钙/增湿活化脱硫技术等。
石灰石-石膏法主要应用范围为燃煤电厂和锅炉装置，是目前世界上应用比较广泛的工艺，约占全部烟气脱硫装置的90%以上，其特点是工艺成熟，吸收剂来源广泛，但该工艺对煤种适应性不强，固废处置较为困难，运行成本也偏高；循环流化床和NID工艺通常适用于燃煤电厂中小机组和老机组改造，目前单机最大容量为300 MW，但需要使用高活性的石灰，吸收剂不易获得，在SO2浓度较高时，其脱硫效率不能保证；而电子束法目前尚不成熟；海水脱硫工艺仅适用于沿海地区的燃用中低硫煤的电厂；镁法脱硫工艺较为成熟，脱硫效率有保障，但其吸收剂价格较高，同时副产物回收困难。
氨法烟气脱硫技术属新型清洁技术之一，尽管技术起步较晚，但其具有脱硫效率高、无二次污染、可资源化回收二氧化硫能满足循环经济要求等明显优势，发展快速。江南氨法经济技术指标国际先进，本方案的技术特点为：
1）变废为宝，实现“循环经济”：以液氨或氨水为原料脱除烟气中的SO2、NOx，副产硫酸铵化肥，变废为宝，实现企业脱硫效益最大化。
2）节能减排：氨法脱硫液气比，不但比普通的湿式钙法低很多，而且也比国外的氨法低，这极大的降低了循环泵的能耗和烟气系统的阻力，大大降低了项目的投资及运行费用。较石灰石－石膏法节能40％以上。氨法脱硫不新增二氧化碳排放，符合“低碳经济”理念；而石灰石－石膏法每脱除一吨二氧化硫需排放二氧化碳0.7吨。
3）有效控制氨逃逸，确保氨回收率：氨逃逸及气溶胶的控制，作为氨法烟气脱硫中最为关键的问题和技术难点。本方案氨的利用率可达到97％以上（田东电厂达98％，扬子石化电厂达98.5％）。
4）技术成熟：本方案技术可靠，已投运及在建脱硫工程有43家，工艺流程经过优化、设备选型更加合理、防结垢防磨损措施得当、工程设计经验丰富。 3.1.6 硫回收尾气单独氨法脱硫和合并脱硫比较
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表3-1 硫回收尾气单独氨法脱硫和合并脱硫比较表
序 号 1 2 3 项目 排气筒 工艺水系统 循环水系统 方案1 就地单独设置脱硫 需在现场设置排气筒一座，用来排放净烟气。 需在硫回收区单独设置1套工艺水系统 需单独设置 需在硫回收区单独设置1套循环水系统 相同 硫铵都在原锅炉脱硫装置中硫铵后系统处理，均需对原有锅炉区硫铵装置扩容，硫铵生产线扩容，改为3条8t/h生产线。 需单独设置 单独设置一套检修排空系统 单独设置2台吸收塔 规格为Φ6.4m/Φ3.6m 配套吸收塔设置4台循环泵 共设置8台循环泵 / 脱硫独立运行，可靠性略高； 当硫回收尾气焚烧不完全时出料可单独处理，不会影响锅炉区吸收塔的运行。 单独设置吸收塔，烟气量小、SO2很高，脱硫效效率需达到接近100%，相对于锅炉混合后脱硫技术难度较高。 需设置独立的湿烟囱排放 略低 相同 需在酸性气焚烧区域设置独立的脱硫区域，增加占地面积。 需为每套吸收系统设置相应的电仪设备及材料。 较合并锅炉脱硫多两套脱硫设备 维护检修工作量大 多 高 略低 方案2 送至锅炉烟气合并脱硫 与原锅炉脱硫时相同，净烟气回烟囱排放。 无需单独设置 锅炉脱硫装置已有工艺水系统 无需单独设置 锅炉脱硫装置已有循环水系统 相同 硫铵都在原锅炉脱硫装置中硫铵后系统处理，均需对原有锅炉区硫铵装置扩容，硫铵生产线扩容，改为3条8t/h生产线。 无需单独设置 锅炉脱硫装置已有检修排空系统，只需小幅扩容即可 原有锅炉区吸收塔直径小幅增加 台数不变 原有锅炉区循环泵流量增加 原有锅炉区循环槽直径需增加 尾气去四台锅炉吸收塔，任一塔均可处理全部焚烧尾气。 一旦硫回收尾气焚烧不完全，未燃尽的H2S进入锅炉脱硫装置，将会影响锅炉区吸收塔的稳定运行。 混合后较原锅炉烟气总量增加，但总SO2浓度不高，脱硫效果完全可以保证100mg/Nm3的排放标准。 利用原锅炉烟囱排放即可，无需额外投资 略高 相同 尾气输送管廊需占地，根据不同的距离，占地面积不同。 在原有锅炉烟气脱硫系统基础上少量增加电仪设备及材料 维护检修工作量少 少 低 略高 4 硫铵后系统 5 6 7 8 检修排空系统 吸收塔 循环泵 氧化槽 9 相互间影响 10 脱硫效果 11 12 13 14 15 15 16 17 18 烟气排放 电耗 水耗 布置 电仪系统 设备数量 操作人员 投资 运行费用 21 内蒙古伊泰化工120万吨/年精细化学品项目一级克劳斯硫回收+尾气氨法脱硫工程
3.1.7 推荐技术方案
我公司推荐的是公司自主“硫回收“工艺+ “氨法”脱硫技术，以工业硫磺、农用硫酸铵为最终产品。本装置包括硫回收、硫磺造粒包装、尾气焚烧、烟气输送四个工段。
我公司选择采用一级硫回收延伸工艺。即来自低温甲醇洗的酸性气体在这个工艺流程中经过：
①燃烧转化阶段 ②克劳斯催化反应阶段
这两个主要阶段将酸性气中大多数的H2S、COS转化为硫磺产品。其余少量H2S、有机硫送尾气焚烧炉燃烧转化为二氧化硫，经余热回收送锅炉烟气氨法脱硫装置。
成品工业硫磺达到《工业硫磺》GB/T2449-2006一等品，如表3-2所示。
表3-2 成品硫磺质量表
指 标 性 质 优等品 1、硫（S），%， ≥ 固体硫磺 ≤ 2、水分的质量分数，% 液体硫磺 ≤ 3、灰分的质量分数，% ≤ 4、酸度的质量分数（以H2SO4计）% ≤ 5、有机物的质量分数，%， ≤ 6、砷（AS），% ≤ 7、铁（Fe）的质量分数，% ≤ 粒度大于150μm ≤ 8、筛余物的质量分数*，% 粒度为75μm～150μm ≤ * 表中的筛余物指标仅用于粉状硫磺。 0.5 1.0 4.0 0.10 0.03 0.003 0.03 0.0001 0.03 0 0.50 0.10 0.005 0.03 0.01 0. 05 0 1.0 0 0.20 0.02 0.80 0.05 - 3.0 99.95 2.0 一等品 99.50 2.0 合格品 99.00 2.0 22 内蒙古伊泰化工120万吨/年精细化学品项目一级克劳斯硫回收+尾气氨法脱硫工程
成品硫酸铵达到GB535-1995合格品标准。
表3-3 成品硫酸铵质量表
项目 外观 氮（N）含量（以干基计）＞ 水分（H2O）＜ 游离酸（H2SO4）含量＜ 铁（Fe）含量*＜ 砷（As）含量*＜ 重金属（以Pb）计含量*＜ 水不溶物含量*＜ 指标 优等品 白色结晶，无可见机械杂质 21.0 0.2 0.03 0.007 0.00005 0.005 0.01 一等品 无可见机械杂质 21.0 0.3 0.05 ― ― ― ― 合格品 无可见机械杂质 20.5 1.0 0.20 ― ― ― ― 1）燃烧转化阶段的主要反应： H2S+3/2O2 →SO2+H2O +Q H2S+1/2SO2←→H2O+3/4S2 +Q
2）催化反应阶段的主要反应：燃烧后的工艺气经过冷凝分离出液态硫磺，之后的工艺过程气经过升温至240~250℃后进入一级反应器进行Claus反应，反应后的气体再通过硫冷凝器将液硫分离出来。一级催化反应段主反应为：
2H2S + SO2 →3/xSx + 2 H2O COS + H2O → H2S + CO2 CS2 + 2 H2O → 2 H2S + CO2
催化剂促使Claus反应向生成硫磺的方向进行，并可以使工艺气体中的有机硫成分发生水解反应，反应后的气体进入硫冷凝器降温回收硫磺。
3）尾气焚烧及脱硫：正常情况下一级克劳斯尾气中还含有一定量的SO2、H2S、COS、等，经鼓入空气,通入燃料气伴烧，在氧气过量状态下充分燃烧，所有的硫化物都转化为二氧化硫，经余热回收，焚烧烟气送锅炉区烟气氨法吸收塔，硫酸铵溶液在吸收塔浓缩，在达到环保要求的同时，回收一定量的硫酸铵。可大幅降低投资，提高装置效益。
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3.2 工艺流程说明
3.2.1一级克劳斯硫回收工艺流程说明
本工程设计两套一级硫回收装置，每套产硫磺的规模为55t/天。 酸性气经过酸性气气液分离器去除液体后，由酸气预热器用4.1MPa(G)的蒸汽预热后进入酸气燃烧炉燃烧室燃烧、反应。
出炉后的高温气体先在废热锅炉产4.1MPa，之后的过程气经过一级硫冷凝器降温至170℃，分离出液硫，同时产生0.5MPa(G)的蒸汽。之后的过程气用4.1MPa(G)蒸汽升温至240-250℃进入一级反应器进行克劳斯反应，反应后的气体进入二级硫冷凝器降温至130℃回收硫磺。
尾气在氧气过量、加入燃料气的条件下送至尾气焚烧炉燃烧，经余热回收后的焚烧烟气进入烟气氨法吸收塔。
所有冷凝分离下来的液体硫磺先流入液硫封，再流入液硫池，通过液硫泵将液硫送至硫磺造粒机、硫磺包装机进行造粒包装。
本方案工艺流程见附图。
3.2.2硫回收尾气焚烧后脱硫工艺流程说明
方案1：单独脱硫方案
克劳斯尾气焚烧后和空气混合降温后进入吸收塔，经洗涤降温、吸收SO2、除雾后的净烟气去排气筒排放。
吸收了烟气中SO2形成的亚硫酸铵溶液，经氧化、浓缩，得到一定浓度的硫酸铵溶液。
一定浓度的硫酸铵溶液经泵送锅炉区脱硫系统处理，最终得到商品硫酸铵。 尾气脱硫工艺流程示意图如下：
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