煤制甲醇硫回收工藝技術(shù)研究

楊文鋒(中煤陜西榆林能源化工有限公司化工分公司，陜西 榆林719000)

0 引言

相對于我國十分短缺的石油資源，煤炭資源則較為豐富[1]。多煤少油的能源特點和煤炭能源的深層次利用與深度開發(fā)帶動了煤化工行業(yè)的快速發(fā)展，我國對經(jīng)濟發(fā)展重視的同時也日益關(guān)注生態(tài)環(huán)境保護。資源的多元化發(fā)展應(yīng)當(dāng)合理利用煤炭資源。以煤替代石油制造化工原料的煤化工行業(yè)則快速發(fā)展起來。經(jīng)濟發(fā)展的同時也會產(chǎn)生響應(yīng)的弊端[2]。伴隨著煤化工行業(yè)產(chǎn)生的同時，環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重[3]。良好的生態(tài)環(huán)境是人類穩(wěn)定生活的基礎(chǔ)。為了更好的保障煤制甲醇等煤化工裝置對環(huán)境產(chǎn)生的影響降到最低的同時滿足國家日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和要求，后續(xù)的尾氣治理工藝技術(shù)也得到了深入研究和投用。深入研究如何在環(huán)保的前提下回收尾氣中的硫元素具有顯著意義。

與天然氣和煉油領(lǐng)域則大多情況下選擇的超優(yōu)克勞斯硫回收技術(shù)略有不同，煤制甲醇裝置凈化系統(tǒng)產(chǎn)生的酸性氣，最初我國的很多企業(yè)主要采用的是超級克勞斯工藝。但是，因為煤制甲醇裝置的酸性氣中硫含量不高且雜質(zhì)較多的同時硫回收裝置規(guī)模偏小，造成超級克勞斯硫回收技術(shù)在煤制甲醇裝置應(yīng)用中排放的尾氣中硫含量超標(biāo)。本文對近年來國內(nèi)硫回收工藝研究進行綜述和探討，為硫回收工藝在煤制甲醇裝置的進一步應(yīng)用提供參考。

1 國內(nèi)外硫回收工藝

現(xiàn)階段國內(nèi)外規(guī)模較大且使用比較廣泛的硫磺回收技術(shù)主要有克勞斯、斯科特、濕法氧化脫硫工藝和微生物脫硫技術(shù)等幾類。

Claus 技術(shù)較為成熟，他一般為多單元處理，其原理主要在于對燃燒時的硫化氫氣體與空氣比例進行控制，現(xiàn)階段的通過二級克勞斯硫回收效率可以達到93%左右，但是缺點在于操作難度很大。后續(xù)在克勞斯的基礎(chǔ)上又發(fā)展了超級克勞斯和超優(yōu)克勞斯工藝。超級克勞斯技術(shù)一般用于中小型硫磺回收裝置，該技術(shù)不但操作簡單而且投資低，回收效率在克勞斯的基礎(chǔ)上提升至99.5%。超優(yōu)克勞斯工藝在稍微增加設(shè)備投資情況下，硫回收效率高達99.7%。斯科特工藝最初是由化工企業(yè)開發(fā)出來的，主要使用金屬鈷-鉬合金作為催化劑，對煤炭有害氣體深層次開發(fā)利用。該技術(shù)常與克勞斯技術(shù)配套使用。濕法氧化脫硫工藝將堿性液體、焦煤爐煤氣的H2S與HCN進行化學(xué)反應(yīng)從而生成新的硫類化合物，將吸收液與氧在催化作用下解析脫硫脫氰回收，除去煤氣中大部分H2S與HCN。該技術(shù)可在常壓下進行操作，其脫硫率高的同時不會造成二次污染，此外其脫硫劑還可再生利用。自然界某些微生物對硫元素有特異的吸收降解功能，利用生物的這種特異的降解功能進行硫元素降解回收的工藝就是微生物脫硫技術(shù)，此方式效率較高的同時污染很小。

2 煤制甲醇硫回收工藝特點

煤制甲醇企業(yè)硫回收工藝主要具有如下特點：（1）酸性氣體成分非常復(fù)雜，酸性氣體濃度低，裝置規(guī)模小、酸性氣體成分混有羰基硫和氰化氫等雜質(zhì)。（2）燃燒較為充分。目前階段的煤制甲醇裝置純氧供給量足，并且酸性氣體流量較小的同時濃度很低，燃燒非常充分。（3）與煉油裝置的耗油量相比，煤制甲醇裝置煤耗量低，同時硫磺產(chǎn)量也較。因煤種的多樣性，造成酸性氣體濃度變化大，隨之對操作性的要求也偏高。（4）煤制甲醇裝置配套的硫回收裝置規(guī)模普遍偏小。硫磺產(chǎn)量偏低。

表1 硫回收工藝技術(shù)對比情況表

3 硫回收工藝方案比較

本文對幾種先進硫回收工藝技術(shù)從硫回收效率、投資情況等方面進行了比較，具體情況表1所示。

煤制甲醇行業(yè)硫回收工藝的選擇主要考慮以下幾方面內(nèi)容：（1）必須滿足國家環(huán)保的有關(guān)要求的同時預(yù)留一定的技術(shù)空間。（2）選擇技術(shù)的可靠性高的工藝技術(shù)。適應(yīng)低酸性氣濃度的同時能夠處理復(fù)雜氣體的工藝類型，確保酸性氣的回收質(zhì)量。（3）裝置投資及消耗。投資費用和消耗控制到最低是最為理想的。

4 硫回收裝置存在問題及解決措施

（1）酸性氣體中硫化氫濃度低?？蓪⒓状贾械亩趸荚谝欢味嚅W蒸出一部分進入硫化氫濃縮塔，降低酸性氣中的二氧化碳含量，同時盡可能的提高硫化氫濃縮量。

（2）點火空氣和燃料氣壓力低，點火困難?？蓪Ⅻc火空氣由鼓風(fēng)機空氣改為儀表空氣，進而提升點火壓力。同時可把火燃料氣由調(diào)節(jié)閥后改至調(diào)節(jié)閥前，增加一截止閥進行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定點火燃料氣壓力。

（3）甲醇含量高。酸性氣進入硫回收裝置前加入酸性氣洗滌塔，來洗滌酸性氣中的甲醇。一般煤制甲醇行業(yè)多采用低溫甲醇洗工藝。

5 硫回收工藝在煤制甲醇行業(yè)應(yīng)用前景

最初，煤制甲醇等煤化工行業(yè)硫回收工藝氣體放空尾氣須滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，尾氣中二氧化硫排放濃度需低于960mg/Nm3。隨著二零一五年國家環(huán)保部頒發(fā)了《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，提出酸性氣回收裝置二氧化硫排放濃度須低于400mg/Nm3。尤其是對一些特殊地區(qū)，要求其酸性氣回收裝置的二氧化硫排放濃度必須低于100mg/Nm3，遠低于原標(biāo)準(zhǔn)中濃度要求。隨著環(huán)保指標(biāo)的日趨嚴(yán)格，硫回收工藝的應(yīng)用和發(fā)展也越來越重要，只有選擇最適合煤制甲醇行業(yè)的硫回收工藝技術(shù)才能滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求。

6 結(jié)語

煤化工行業(yè)在在以煤為原料制造工業(yè)產(chǎn)品的同時會副產(chǎn)出很多不利于環(huán)境的物質(zhì)，造成對環(huán)境的損壞。為了在保障企業(yè)達標(biāo)排放，更好的踐行環(huán)保責(zé)任的同時，獲得較高的經(jīng)濟效益，硫回收工藝被廣泛應(yīng)用于煤制甲醇行業(yè)當(dāng)中。本文對國內(nèi)外目前硫回收工藝技術(shù)進行研究，對多種硫回收技術(shù)從硫回收效率、投資規(guī)模及工藝操作情況等進行比較，同時提出了目前硫回收裝置存在的問題、解決方式及發(fā)展前景，為煤制甲醇裝置硫回收工藝的選擇提供一定的依據(jù)。此外，我們積極學(xué)習(xí)國外的先進技術(shù)取長補短的同時更應(yīng)鼓勵創(chuàng)新改造，努力開發(fā)出新的硫回收工藝技術(shù)及其設(shè)備，不斷推動我國硫回收工藝在煤制甲醇行業(yè)的發(fā)展。