克劳斯硫回收工艺中的富氧技术

2015-03-28吴学丽内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰025350

化工管理 2015年24期

吴学丽（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰 025350）

硫化氢气体是一种典型的毒害气体，在各类化工产业中广泛地存在。以化石能源工业为例，硫化氢不仅具有高毒性，同时也具有腐蚀性，对输油管道、输气管道以及其他工业设备存在潜在威胁，同时一旦泄露就会污染大气，甚至引发中毒事件；在当前的石油、天然气和煤炭等主流化石能源工业中，“脱硫”是一项重要的工艺过程。

但同时，硫化氢也是一种宝贵的资源，通过一定方式转化，可以得到硫磺物质，满足工业产品生产的需求，这对我国目前工业原料紧缺的现状而言，是一个综合利用和有效转化的合理趋势。

1 克劳斯法工艺限制

克劳斯法（Claus）早在十八世纪就已经出现了，但由于工艺设备的限制，传统的克劳斯法在进行硫磺的回收过程中，混合气体中的酸性物质会直接燃烧掉，其中硫化氢与空气混合燃烧之后，即可实现一部分硫磺生成物（化合物）。

但是空气中的成分比例最高的是氮气，约占2/3，有利于合成氨的生成；克劳斯法的主要目的是提高尾气处理并获取硫磺产品，因此有效减少空气中氮气的比例，提高氧气比例，效果是十分明显的。同时，由于采用纯氧或富氧空气的方式，可以有效减少生产成本和占地空间。

传统的克劳斯法在利用富氧技术的过程中也有弊端，主要是由于反应炉温度引起的。由于加入富氧空气之后反应炉的温度会升高，这对硫回收的工艺就产生了限制。同时，温度过高也容易造成控制难题，这些都是在使用富氧技术过程中需要改进的问题。

2 富氧技术在克劳斯法中的应用

富氧技术在具体应用中方法很多，比如利用压缩器或气缸，使用液氧装置或管线供氧装置，也可以采用薄膜技术等等。但富氧技术在克劳斯法中的应用需要遵循的原则是一致的，那就是在供应量、动力费用、需求分布、供氧压力以及环境等方面保持适应，维持生产平衡。

从目前我国的克劳斯硫回收法的应用中不难看出，液态氧比较适合大量的中小企业使用，同时生产也不必要保持连续性。但是，无论大型企业还是小型企业，富氧技术的应用都意味着要添加新的装置，增加投资费用。

3 克劳斯硫回收工艺中富氧技术的分析

克劳斯硫回收工艺中，富氧技术的起步较晚，一直到上世纪70年代才开始实质性的探索，但一经出现就表现出很强的生命力。目前，国内外主要存在的克劳斯富氧硫回收技术主要包括以下几种：

3.1 Cope工艺

Cope硫回收工艺是首次进行富氧技术生产的技术，在设备构成方面采用两套硫回收装置，分别使用55%的富氧空气轮流交替操作，这种工艺在原有硫回收的基础上提升了85%的产量。

Cope硫回收工艺的主要特点有两个：其一，设计了一种用于反应炉内部的燃烧器，促使火焰保持平稳，其二，两台设备交替使用，循环使用鼓风机冷却备用装置，冷凝器排除的气体再度进入反应炉，两者之间是一种封闭的状态。这种方案可以有效减轻单个反应炉的温度符合，同时提高了硫回收的效率。

3.2 Sure工艺

Sure工艺是一系列的技术手段，其原理是利用酸性气体和富氧空气的多级燃烧过程，大大提升克劳斯装置的处理能力。同时，这一工艺所获取的硫产品纯度很高，可以达到99.9%，其原因就在于多级燃烧的过程中加速了产品的纯化。采用Sure工艺的优势在于，传统的克劳斯装置不需要更换任何的设备部件，只需要增加一部分必要的设备，也无需做出任何的改动。