硫磺回收中的尾氣處理技術

摘 要：SO2是嚴重的環境污染物，我國實施的環保標準《大氣污染物綜合排放標準》中嚴格規定了SO2的排放濃度和排放總量，要求硫磺回收裝置的總硫回收率不斷提高，也推動著尾氣處理技術不斷發展。

關鍵詞：硫磺回收 尾氣處理 SCOT工藝

1 概述

硫磺回收是一項將含H2S等有毒含硫氣體中的硫化物轉變為單質硫，從而變廢為寶，保護環境的化工工程。通常采用克勞斯工藝來實現。

回收原理為：

H2S+1.5O2=SO2+H2O+518.9kJ/mol H2S+0.5SO2=0.75S2+H2O-4.75kJ/mol

H2S+0.5SO2=1.5n·Sn+H2O+48.05kJ/mol

一般硫磺回收率可達95～98%。如果需要進一步提高硫磺回收率，則需在硫磺回收裝置后附加尾氣處理裝置。

2 硫磺回收工藝技術

2.1 工藝技術

含H2S酸性氣體的處理，工業生產中多采用固定床催化氧化工藝、液相直接氧化工藝和生物脫硫及硫回收工藝。

2.1.1 固定床催化氧化工藝

代表性的工藝是Claus工藝。常規Claus工藝的特點是流程簡單、設備少、占地面積小、投資省、回收硫磺純度高。在常規的Claus硫磺回收工藝基礎上又發展為多種工藝，主要有：SCOT工藝、Super-Claus工藝、CLINSULF工藝、MCRC工藝等。

2.1.2 液相直接氧化工藝

有代表性的液相直接氧化工藝主要有：ADA法和改良ADA法脫硫、栲膠法脫硫、氨水液相催化法脫硫等。液相直接氧化工藝適用于硫磺的“粗脫”，如果要求高的硫回收率和達到排放標準的尾氣，宜采用固定床催化氧化工藝或生物法硫回收工藝。

2.1.3 生物脫硫及硫回收工藝

有代表性的工藝是Shell-Paques工藝。該工藝具有流程簡單，操作彈性大，占地面積小，安全可靠等特點，對于低濃度低總硫的裝置，由于其一次投入、操作成本和能耗都比較低，不失為一種非常好的選擇。

2.2 選擇工藝技術的原則

硫磺回收裝置作為大型化工生產裝置的環保治理裝置，在選擇工藝技術時必須考慮：

（1）采用該技術處理后的氣體完全滿足國家和地方相應排放標準；

（2）裝置運行必須可靠（包括穩定性、可操作性、安全性）；

（3）裝置投資、運行綜合費用低。

2.3工藝技術的選擇

綜合考慮，SCOT工藝雖然連續投資消耗較高，但其凈化尾氣含H2S低，總硫回收率可達99.8%以上，對克勞斯裝置適應能力強，操作靈活，操作彈性大，是目前世界上裝置建設較多、發展速度較快，將規模和環境效益與投資效果結合的較好的一種硫回收工藝。

3 SCOT工藝及發展

SCOT硫磺回收尾氣處理工藝由荷蘭Shell公司開發，自1973年第一套裝置投產以來，世界各地現已建設了200余套工業裝置，已發展成為一項非常有競爭性和吸引力的硫回收尾氣處理技術，也是我國引進后消化吸收最好的尾氣處理技術。

3.1 基本原理

SCOT工藝的基本原理是采用一種鈷-鉬催化劑，將Claus尾氣中硫化物預熱后加氫還原轉化為H2S，然后用醇胺溶液進行選吸脫硫，再將提濃的H2S返回到Claus段再次轉化處理。傳統的SCOT法已能滿足總硫低于250ppmv的目標，與上游的Claus裝置一起，總硫回收率可達99.8%。

3.2 新型的SCOT工藝

近年來，SCOT工藝不斷地發展，在常規工藝的基礎上，又開發了幾種新型的SCOT工藝，包括Super-SCOT工藝、LS-SCOT工藝和串級SCOT工藝。

3.2.1 Super-SCOT工藝

Super-SCOT工藝是由荷蘭Comprimo公司在傳統的SCOT還原吸收工藝基礎上，為進一步提高尾氣凈化度和節能降耗而設計的新工藝。其還原吸收段工藝流程為含H2S的原料氣和空氣在Claus反應器反應，反應后氣體經急冷塔冷卻送入吸收塔，凈化氣送至焚燒爐焚燒，從吸收塔底部出來的富液送到再生塔再生。經一段再生后，一部分半貧液返回吸收塔中部，另一部分半貧液進入二段再生塔進行深度氣提，得到的超貧液再送到吸收塔的頂部循環。由于超貧液中H2S的分壓很低，當吸收溫度進一步降低時，H2S在吸收塔內醇胺溶液中的溶解度增加，使排入尾氣中H2S濃度得到進一步降低，從而提高了尾氣的凈化率，同時還節省了30%用于再生的蒸汽消耗量。

Super-SCOT工藝采用兩段再生改善氣提效率而得到半貧液和超貧液，使貧液更“貧”而使蒸汽消耗降低。與傳統的SCOT工藝相比，該工藝的另一項改進是降低超貧液的溫度從而改善酸氣的吸收效率。H2S在醇胺溶液中的溶解度隨溫度降低而增加，因此在貧液質量相同時，降低貧液溫度可提高氣體凈化度。

兩段再生和降低貧液溫度在具體的工藝設計中可依情況采取其一或兩者兼用[1]。據資料介紹，采用新設計的Super-SCOT工藝，凈化尾氣中殘余的H2S濃度可從原來的300ppm降至10–50ppm。

3.2.2 LS-SCOT工藝

LS-SCOT工藝意為低硫（Low Sulfer）SCOT工藝，采用廉價的添加劑，改善溶劑的再生，使貧液排出吸收塔時H2S的含量小于10×10-6。與傳統的SCOT工藝相比，其增加了吸收塔和再生塔塔板數量，在蒸汽耗量相同時，貧液的質量較高。另外，LS-SCOT工藝為了減少凈化氣中50%的H2S含量，要求其進入吸收塔的溶劑和氣體的溫度在35℃左右，約比SCOT工藝低5℃，故需增加冷卻器的面積。因此LS-SCOT工藝的投資費用雖比SCOT工藝要高15%，但其硫的回收率保證值卻從原來的99.8%進一步提高到了99.95%。

3.2.3 串級SCOT工藝

荷蘭STORK公司還成功開發出了串級SCOT工藝。其和SCOT工藝相比有以下特點：再生塔設計為共有裝置，直接將吸收塔底的富液送至上游脫硫裝置吸收塔中部，進一步提高富液的酸性氣負荷后，再送至共有的再生塔。這樣溶劑循環總量減少的同時，也減少了蒸汽的消耗，既降低了能耗、節省了投資，還可與一個或多個吸收、再生系統相連接，即使上游脫硫裝置的吸收塔停工，也可保證連續運行，因此操作非常靈活。該工藝已在生產中獲得了成功應用。

4 結語

硫磺回收中的尾氣處理技術已經由單純的環保技術發展成為兼具環保效益和經濟效益的重要工藝技術。但我們仍有必要及時地了解國外先進的硫回收工藝新進展，結合我國的實際情況，在立足國外已有工藝技術、催化劑和設備的基礎上，做好消化吸收工作，從而不斷提高我國硫回收技術整體水平。

參考文獻

[1] 顏廷昭 還原吸收法硫磺回收尾氣處理技術進展[J]，天然氣與石油， 2000，18（2）：21-22

著者簡介：朱晶玉，云南省危險化學品登記中心助理工程師，從事危化品安全管理工作。電話：18388165942；E-mail：zhujingyu11@163.com