煤化工項目硫回收工藝技術分析

李德龍 張瑤

摘 要：隨著社會的發展和經濟水平的提高，人們在物質生活極大豐富的今天逐漸意識到生態環保對于人類生存的重要性。煤化工的大力發展在給人們物質生活奠定保障的同時，也對環境造成了不可挽回的污染。本文基于煤化工裝置中硫回收工藝技術特點，介紹了克勞斯工藝、Clinsulf-do 工藝、斯科特工藝和生物脫硫工藝在煤化工裝置中的應用，并對其進行了技術分析，以期推動硫回收工藝在煤化工裝置中的發展。

關鍵詞：煤化工;硫回收;工藝技術

引言

中國當前處于經濟飛速發展的階段，對能源需求不斷增加，由于我國資源儲備煤多油少，因此對于煤炭能源的依賴度較高，煤化工企業發展迅速。但同時煤化工企業的大力發展又帶來了環境污染，當前我國中小型煤化工企業處理硫尾氣通常采用直接燃燒和固體吸收兩種方法，既會對鍋爐造成腐蝕，操作費用高，又不能滿足環保要求。如何采用適合的硫回收技術，避免資源浪費和環境污染，成為了當代煤化工企業發展的重要問題。

一、煤化工領域中硫回收裝置的特點

1.1 規模不夠龐大

就目前形勢來看，煉廠裝置的煉油能力以及天然氣能力都比較強，對此，硫回收裝置的規模也在日益增大，但相較于硫回收裝置而言，煤化工裝置的規模就相對較小，其硫磺的年產量最多也只有5萬噸左右。

1.2 酸性氣構成較為復雜

首先，煤本身就是一個構成較為復雜的物質，這也直接導致了其產生的酸性氣構成也較為復雜，其中甚至還包含著如木精、氰化氫等雜質，這些物質對于硫回收裝置的運行所帶來的影響不容小覷。

1.3酸性氣的濃度偏低且變化幅度較大

煤化工裝置酸性氣主要通過合成氣凈化而來，而天然氣凈化廠酸性氣則主要來自于醇胺，因此，氫硫酸的含量相對較低，大約只能維持在25% 左右，除此之外，酸性氣的濃度也不穩定，時常會發生變化。

2 煤化工領域硫回收工藝種類

2.1克勞斯工藝

克勞斯工藝分為三個層次的工藝：常規克勞斯工藝、超級克勞斯工藝、超優克勞斯工藝。其中常規的克勞斯工藝是當前最為成熟的硫回收工藝，在化工生產中廣泛應用，不同級別的常規克勞斯工藝所能夠實現的硫回收率不同，其中二級克勞斯工藝的硫回收率小于96%，三級克勞斯工藝小于98%，四級克勞斯工藝小于98.15%;超級克勞斯工藝的反應原理為：H2S+0.5O2→S+H2O-H2S+SO2、S+O2→SO2。該工藝分為高溫反應段和催化反應段。超級克勞斯工藝的應用特點在于能夠應用于設備裝置的改造與新建，并且在實際應用中比較簡單，系統運用穩定性強，單位能耗低，相應的硫回收效率比較高。目前，全球約130多萬臺裝置正在投入到煤化工裝置生產中。超優克勞斯裝置工藝在床層中添加選擇性的加氫還原催化劑，該種工藝實際上是超級克勞斯裝置的升級版本，擁有了前兩個層次裝置技術的所有優勢，并且在不增加投資的情況下，提升硫回收率。超優克勞斯裝置將酸性氣體導入到反應爐中經過一級反應器，對氣體進行加氫催化處理，再經過冷凝器冷卻，實現氧化反應，最終在為尾氣中產生硫磺[1]。

3.2生物脫硫工藝

生物脫硫工藝從80年代初期開始應用，其借助化學反應原理吸收脫硫之后的酸性氣體，從而實現脫硫工藝要求。具體的工藝是將脫硫之后的酸性氣體引入到分離器當中，直接將氣體與液體不同狀態的物質進行分離，避免混合狀態的產物對于設備造成腐蝕。然后將分離的氣體轉移到吸收塔內部，經過吸收塔分離出全部的硫化氫氣體。當混合氣體進行脫硫處理之后，還需要進行脫碳處理，在脫碳系統中，液體能夠直接導入到閃蒸罐當中，接下來進入到火炬系統中。最后將火炬系統中的溶液返回到生物反應器當中，與空氣相互作用最后形成元素硫。為了使得硫制品被回收，需要應用硫磺保障脫硫為泥漿的形式。

該種生物脫硫工藝在煤化工裝置中的應用，存在著一定的優勢，最大的優勢在于其化學反應不需要應用催化劑與氧化劑，在實際應用中消耗的能源較少，也不會產生較多的化學廢棄物，并且易于控制。但是也存在著一定的缺點，即在實際操作中比較困難，反應設備尺寸比較大。在未來，該種生物脫硫技術能夠與濕法脫硫技術相互結合，在煤化工生產中廣泛的應用。

2.3 斯科特工藝

斯科特工藝產生于荷蘭皇家殼牌集團，是一種比較先進的硫回收工藝技術。該種裝置工藝在實際應用中采用的是克勞斯裝置，應用一種鈷—鉬型催化劑。具體的工藝是將裝置中所產生的尾氣如二氧化硫、有機硫化物、硫蒸氣等加氫催化轉化成硫化氫，然后用脫硫溶劑回收硫化氫，經再生送回克勞斯裝置。該工藝裝置具有一個資源回收系統，不僅能夠針對脫硫溶液進行回收，還能夠實現資源循環應用。在斯科特工藝中，尾氣中殘硫含量甚低，對于環境的影響較低，因此可直接的排入到空氣中。該種工藝在實際應用中具有較大的優勢，不僅具有高的凈化度，還能夠提升硫的回收率。一般情況下，該種工藝所能實現的硫回收率能夠高達99%以上。但是該種工藝在實際應用中的投入成本比較大，工藝流程比較復雜，比較適合大中型煤化工企業。

2.4Clinsulf-do 工藝

Clinsulf-do工藝實際上一種直接催化氧化工藝技術，其核心是林德的內冷式催化反應器。在反應器內采用TiO2基催化劑選擇性地把H2S在低溫下直接氧化成硫，而不需要生成SO2，因此催化劑能在較寬的空氣比范圍內操作，并對COS有較好的加氫活性。在Clinsulf-do工藝中，相應的催化劑床層分為兩部分：1）入口處設置絕熱床;2）催化劑床層下設置冷卻盤管。

Clinsulf-do工藝具有操作簡單、靈活、硫回收率高和裝置成本低等特點，主要用于低濃度的H2S的脫硫技術，目前，該種工藝在我國煤化工生產應用中發揮出來了較好的效果。

三、硫回收工藝的選擇以及需要考慮的因素

3.1嚴格遵循環保的原則

我們必須意識到保護環境的重要性，任何企業或是經濟的發展，都不能以破壞環境為代價，因此，在硫回收工藝的選擇上，一定要秉承保護環境，落實可持續發展戰略的原則，盡可能的選擇耗能低，污染小，利用率高的工藝設備。

3.2技術要求

要結合具體情況，進行具體分析。從煤化工的一些特點出發，盡可能的選擇適合酸性氣濃度不高的工藝，這類工藝往往具有高彈性，對于成分較為復雜的氣體，處理起來也是游刃有余。另外，工藝的可靠性以及安全性也是不能忽視的，利用純氧燃燒系統等，可以從很大程度上提高工藝的安全可靠性。

3.3裝置投入的成本以及相關的操作費用

在硫回收工藝的比選上，除了要考慮到保護環境，技術處理等方面，還要進行合理的成本預算評估，在保證尾氣排放達標情況下，盡可能的降低成本預算，只有這樣，才能保證經濟利益的最大化。

四、結束語

綜上所述，為促進我國煤化工行業技術革新，保障企業和資源環境和諧共存，煤化工企業應積極主動進行硫回收技術革新，保證尾氣排放符合我國檢測標準。當前全球硫回收工藝應用于煤化工裝置的的種類較多，各具有優勢和缺點，應根據企業實際規模和經濟能力，考慮當地資源環境荷載力，選擇相應的硫回收工藝技術。技術人員可以通過理論結合實踐的方式，吸收借鑒外國先進技術，推動我國硫回收工藝在煤化工技術中的發展。

參考文獻：

[1]王海燕.硫回收工藝在煤化工裝置中應用[J].化工設計通訊，2018，44（06）：17-18.

[2]李紅久.ABC控制系統在硫回收裝置中的應用[J].燃料與化工，2017，48（05）：45-47.

[3]申磊.硫回收工藝在煤化工裝置中應用探究[J].化工管理，2017（26）：54.

[4]靳方余.淺談硫回收工藝在煤化工裝置中應用[J].化工管理，2017（20）：48.