国际有机胺法脱硫工艺在石化行业的应用

壳牌康索夫公司开发的CANSOLVSO2清洁系统，采用水溶性有机胺溶液，脱除工业尾气中的SO2，实现尾气SO2超低排放，被脱除的SO2的经胺液解吸，得到高纯度SO2（99.9%，干基）用于生产高纯硫磺、硫酸或液体SO2产品，有机胺溶液循环使用。该工艺流程简单，处理含SO2尾气适应性广泛。通过与硫磺回收装置的工艺整合实现石化企业一套脱硫装置应对全厂含SO2尾气的综合排放治理，既工厂全硫管理。

壳牌全资子公司康索夫公司于上世纪90年代开发的有机胺法脱硫工艺（CANSOLVSO2清洁系统），利用具有高选择性的有机胺溶剂进行可再生脱硫，是二氧化硫脱除领域公认的世界领先技术，技术优势和环保效益非常明显。在国内环保要求日益趋严的大形势下，石化企业脱硫压力加剧。采用康索夫公司的SO2脱除工艺，能帮助石化企业实现SO2小于50mg/Nm3的排放，并为未来应对更加严格的SO2排放预留改造空间。

该技术全球授权30余套，广泛应用在石油和天然气、化工、电厂尾气脱硫（FGD）、有色冶炼和制酸等多个领域。鉴于石化企业厂区内存在多个含SO2尾气排放源的情况，壳牌康索夫提出的工厂全硫管理概念，充分利用CANSOLVSO2清洁系统的技术特点：即有机胺溶剂吸收适应性广泛，工艺路线简单易于整合，操作灵活；集中收集和处理不同排放源的含SO2尾气，将被脱除的SO2用来增产硫磺、生产硫酸或制备液态SO2等高附加值产品，变废为宝。帮助石化企业在尾气排放环保达标的同时，实现循环经济。

1、CANSOLVSO2清洁系统壳牌康索夫开发的有机胺对于SO2具有极高的选择性，在脱硫过程中起到弱碱性基团的功能，并有效平衡吸收和解吸过程，最大限度降低能耗。在与尾气接触时起到弱碱性基团的功能，与尾气中的SO2发生如下反应：R1R2NH+-R3-NR4R5+SO2+H2O→R1R2NH+-R3-NH+R4R5+HSO3-（1）该反应为放热反应，尾气进气温度低，有利于吸收反应的进行。对SO2的高选择性决定了CANSOLVSO2清洁系统的胺液循环量低，这降低了原胺液填充量和系统运行能耗。

同时，胺液在装置中不挥发、降解率低，减少了胺液的消耗和损失。有机胺液完成对SO2的吸收后，经加热进行SO2的解吸和胺液的再生，其反应如下：R1R2NH+-R3-NH+R4R5+HSO3→R1R2NH+-R3-NR4R5+SO2+H2O（2）胺液再生的能量来源于低压的饱和蒸汽，通过换热器间接加热解吸塔底部的胺液，产生水蒸气来汽提富胺液；高纯度的SO2被解吸出来，胺液得到再生。

CANSOLVSO2脱除工艺流程，主要包括了吸收、解吸和胺液净化部分，基础工艺路线如图1所示。待处理的含SO2尾气在进入CANSOLVSO2清洁系统前需首先经过预洗涤，去除粉尘和SO3等杂质，并对高温尾气降温以利于SO2的脱除。经过预洗涤的尾气随后进入CANSOLVSO2清洁系统，在吸收段，烟气中的SO2与胺液经多级逆流接触并被吸收，达标的尾气从烟囱排到大气。吸收SO2后的胺液在泵输送到解吸部分进行再生。在解吸段，富含SO2的胺液被再沸器产生的逆流上升蒸汽所汽提。解吸的高纯度SO2随上升蒸气从解吸塔顶部离开，经冷凝器冷凝后离开CANSOLV装置，送至下游用来生产硫酸、硫磺或液态SO2产品。再生后的胺液在CANSOLVSO2清洁系统循环使用。

CANSOLVSO2清洁系统为连续操作，有机胺液在系统中循环使用。系统在运行中积累的不可再生盐类（亦称作热稳定性盐）和被捕获的尾气中残存的粉尘，可以通过康索夫开发的胺液净化装置，间歇运行以保证胺液的健康。CANSOLVSO2清洁系统的吸收塔设计简单，塔内选择规整填料，以满足高传质效率和低压降的要求。吸收塔顶部叶片除雾器和槽式液体分布器的设计使胺液因夹带原因造成的损失降到最小。解吸部分利用再沸器间接加热胺液实现解吸和再生，塔内采用规整填料。胺液净化部分采用离子交换形式的设计。CANSOLVSO2清洁系统流程简单可靠，易于与上下游的整合。

在石化行业的应用中，主要是与上游的硫磺回收工艺整合，将尾气中脱除的SO2用于增产硫磺产品。同时针对不同应用在工艺和公用工程消耗上的需求，壳牌康索夫还开发出了多种工艺路线，如以节能为目的热回收工艺设计，包括双效解吸和机械增压工艺路线，及为适应原料气大幅波动的调峰工艺设计。CANSOLVSO2清洁系统的这些工艺能更好的与上下游工序相整合，帮助企业更好的实现尾气脱硫达标排放、节能增效和稳定生产。

2、全硫管理概念和的应用CANSOLVSO2清洁系统可不受上游装置的约束，处理不同来源的含硫尾气。无论是对于新建或改造项目，都非常容易实现工艺的整合。在满足现有国内尾气排放SO2小于50mg/Nm3的要求下，为应对未来更加严格的SO2排放要求上，留出了进一步改造空间。

2.1全硫管理概念很多石化企业在厂区内会同时存在多个含SO2的尾气源，如来自催化裂化、流化焦化、克劳斯硫回收装置、精脱硫装置(加氢法)、精脱硫装置(吸附法)、烷基化废酸裂解、锅炉、加热炉等众多含有SO2的尾气需要处理。如按传统思路进行脱硫，需要针对单个装置配备不同的SO2脱除装置，容易造成同一厂区内多种脱硫技术并存，最终产生多种脱硫废弃物，增加了技术和运行管理的难度和复杂性。壳牌康索夫公司充分利用CANSOLVSO2清洁系统的工艺特点提出了工厂全硫管理的概念，即利用有机胺液对含SO2尾气适应性广的特点，对不同SO2来源的尾气直接吸收，或先经焚烧炉灼烧把含多种硫分的气体（H2S、COS、RSH等）灼烧成SO2后再进行捕集,实现全厂尾气中的SO2统一处理，并结合后序工序生产高附加值的硫产品。

同时壳牌康索夫会根据不同气源气量和产生尾气装置相互之间的距离等情况，在设计中采用不同的吸收塔和解吸塔进行组合工艺路线，最大限度的简化工艺装置的设备数量，降低项目的投资。比较典型的炼厂副产硫磺的全硫管理工艺路线如图2。