煤化工硫回收装置的工艺选择探讨

金燕(江苏索普工程科技有限公司,江苏 镇江 212006)

煤化工硫回收装置的工艺选择探讨

金燕(江苏索普工程科技有限公司,江苏 镇江 212006)

煤作为世界最主要的能源之一，其利用价值以及开采工艺越发受到人们的重视。本篇文章主要从煤化工硫回收装置的特点出发，就其工艺进行相关分析探讨，并结合实际，根据不同情况，选择最为恰当的工艺技术，在落实可持续发展战略的同时，确保经济效益也能达到最大化。

煤化工;硫回收装置;技术工艺;研究探讨

0 引言

随着人类对能源的需求逐年增加，能源危机及环境污染等问题开始日益显现。煤作为我国乃至整个世界最为主要的能源之一，其产业发展也正处于突飞猛进的势头。就目前来说，如何将通过气化，将煤变成气，是煤化工产业中最重要的一项工作之一。只有将煤转化成气，才能对其进行二次加工，进而生产出木精、二甲醛、天然气等。据不完全统计，我国目前大多数的装置其年产量大多在30万吨到120万吨，而每天所消耗的煤的数量，大多在2000吨到5000吨，因此，根据相关的计算，硫回收装置的使用，可以保证硫磺的日产量达到至少15吨。除此之外，随着生态环境问题的日益突出，人们也越发重视可持续发展战略的落实，而在这样的形势下，过去的工艺已不再能适应当前社会经济的发展，因此，及时对硫回收装置工艺进行最为合理、恰当的选择是极其有必要的。

1 煤化工领域中硫回收装置的特点

1.1 规模不够庞大

就目前形势来看，炼厂装置的炼油能力以及天然气能力都比较强，对此，硫回收装置的规模也在日益增大，但相较于硫回收装置而言，煤化工装置的规模就相对较小，其硫磺的年产量最多也只有5万吨左右。

1.2 酸性气构成较为复杂

首先，煤本身就是一个构成较为复杂的物质，这也直接导致了其产生的酸性气构成也较为复杂，其中甚至还包含着如木精、氰化氢等杂质，这些物质对于硫回收装置的运行所带来的影响不容小觑。

1.3 酸性气的浓度偏低且变化幅度较大

煤化工装置酸性气主要通过合成气净化而来，而天然气净化厂酸性气则主要来自于醇胺，因此，氢硫酸的含量相对较低，大约只能维持在25%左右，除此之外，酸性气的浓度也不稳定，时常会发生变化。

2 煤化工领域硫回收工艺种类

目前，主流的硫回收技术分为湿法硫酸技术WSA、改良型克劳斯技术、带尾气吸收的克劳斯技术三种。

传统三级克劳斯脱硫技术是将含H2S气体通过部分生成SO2，再发生克劳斯反应生成单质硫，达到脱硫效果，从硫磺回收部分排出的制硫尾气,仍含有少量的H2S、SO2、COS、Sx等有害物质，据了解我国2002年后建设的硫回收装置均带有尾气处理系统。现将相关技术分析如下。

2.1 湿法硫酸工艺WSA-代表公司为丹麦托普索

利用硫磺制酸原理，通过将H2S全部焚烧转化为SO3，用水吸收制成商品级硫酸。

其工艺特点有：

(1)硫回收率高。采用活性较高的专用催化剂和合理的温度控制来获得较高的SO2转化率，硫的回收率可达99%以上，尾气SO2为400mg/m3,无H2S，可直接排放。

(2)适用范围广。原料组成、进料数量等大幅度波动不会影响装置正常运行，可处理各种含硫酸性气体及废硫酸，尤其不受原料中烃类、氰化物、碳化物等组分的影响，能处理H2S体积分数在3%～60%范围内的酸性气体。

(3)无环境污染。该工艺除消耗催化剂外不需要任何化工药品、吸附剂或添加剂。不产生废料或废水，对环境没有二次污染。

(4)运行成本低。除装置开车时需启动燃料外，一旦运转起来，可高效回收大量的工艺反应热，副产6.0MPa、420℃的过热蒸汽。

(5)操作简单可靠。整个装置采用DCS 自动控制，仅有一个操作工和一个巡检工就可以控制整个装置操作。

(6)工艺布局简单，占地面积小。

2.2 改良型克劳斯技术-代表公司为荷兰荷丰。

采用H2S过剩操作原理(可选增加超优克劳斯炉将大部分SO2转化为单质硫和H2S)，增加超级克劳斯炉对H2S进行选择性氧化，解决传统三段克劳斯出口尾气不达标的问题。

其工艺特点有：

(1)总的硫磺回收率高，达99.3%-99.5%。焚烧炉出口尾气SO2〈550mg/Nm3，排放废气符合环保标准(GB 20426-2006《煤炭工业污染物排放标准》)要求。

(2)在超优克劳斯工艺中，克劳斯催化反应器要求在过量的H2S下操作，这种操作方式可以防止克劳斯催化剂在还原条件下硫酸化，从而延长了催化剂的使用寿命。

(3)与常规克劳斯工艺相比，小幅度增加公用工程消耗的情况下大大提高总的硫磺回收率。

(4)超优克劳斯工艺适用于酸性气浓度范围广，H2S浓度可以在23%～93%之间。

2.3 带尾气吸收的克劳斯技术

代表公司为山东三维SSR,及荷兰荷丰低温SCOT。主要通过在克劳斯尾气后部增加催化加氢装置，将大部分含硫物质转化为H2S后用MEDA溶液吸收，尾气至焚烧炉燃烧后达标排放。MEDA富液中H2S解析后送制硫炉，再生后的贫液循环使用。

该技术是目前公认的处理硫回收尾气最为彻底的技术，主要适用于无热电脱硫装置的企业。尾气净化度较高，SO含量一般为120-200ppm，不含硫化氢。但由于使用溶液吸收法，投资费用和运行费用均较高。

3 硫回收工艺的选择以及需要考虑的因素

3.1 严格遵循环保的原则

我们必须意识到保护环境的重要性，任何企业或是经济的发展，都不能以破坏环境为代价，因此，在硫回收工艺的选择上，一定要秉承保护环境，落实可持续发展战略的原则，尽可能的选择耗能低，污染小，利用率高的工艺设备。

3.2 技术要求

要结合具体情况，进行具体分析。从煤化工的一些特点出发，尽可能的选择适合酸性气浓度不高的工艺，这类工艺往往具有高弹性，对于成分较为复杂的气体，处理起来也是游刃有余。另外，工艺的可靠性以及安全性也是不能忽视的，利用纯氧燃烧系统等，可以从很大程度上提高工艺的安全可靠性。

3.3 装置投入的成本以及相关的操作费用

在硫回收工艺的比选上，除了要考虑到保护环境，技术处理等方面，还要进行合理的成本预算评估，在保证尾气排放达标情况下，尽可能的降低成本预算，只有这样，才能保证经济利益的最大化。

4 结语

通过技术方案比选，WSA技术投资费用过大。带尾气处理技术的SSR及SCOT投资也较大，操作复杂，经济性较差。改良型克劳斯技术拥有安全系数高，成本低，技术先进等优势，因此是当前形势下，煤化工硫回收装置的最佳工艺。此外，其污染物的排放量也符合国家相关标准，贯彻了我国的可持续发展战略，更为其以后的长远发展创造了可能，由此可见，该工艺能得到广泛的推广与运用也是必然的趋势。

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