克劳斯法硫磺回收工艺技术的应用与趋势

刘涛 张利萍（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，陕西 榆林 719319）

克劳斯法硫磺回收工艺技术的应用与趋势

刘涛 张利萍（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，陕西 榆林 719319）

近年来，环境污染问题日益严重，而石化企业在对资源加工处理过程中，不可避免地会产出硫化氢等污染物质。采用克劳斯法硫磺回收工艺，不仅可以最大限度地降低废气对环境的污染问题，而且能够高效地回收硫磺产品，从而提高了能源的利用效率与价值。目前我国克劳斯法工艺流程的应用现状还存在诸多不足，因此只有不断对工艺进行改进、创新和升级，才能实现硫磺回收和尾气处理的高效协同发展。

克劳斯法；硫磺回收；工艺；应用；趋势

随着我国石化工业的迅速发展，对于环境所造成的污染问题日益严重。众所周知，硫化氢气体对于环境具有很大的危害，而石化企业在对煤炭和石油的加工中会产生大量的硫化氢。一方面，硫化氢作为污染物质需要处理消除，另一方面，硫化氢作为一种资源还可以加工转化利用，进而实现硫磺产品以及其他部门化工原料的回收，同时还可以获得良好的经济效益。因此，采用克劳斯法硫磺回收工艺技术可以很好地解决上述问题，并实现环保与效益之间的同步协调发展。克劳斯法工艺十分成熟，已经具有将近百年的历史，目前在国内发电厂、焦化厂、炼油厂、煤气化厂和化肥厂等石化企业得到了广泛的应用。随着时代的发展和科研技术的不断推进，克劳斯法硫磺回收工艺技术也在不断优化和完善，进而向高效化、品质化、环保化和经济化趋势逐渐衍变。

1 克劳斯法硫磺回收工艺的优势

首先，克劳斯法硫磺回收工艺具有操作灵活方便和弹性范围大的优点，而且热稳定性、化学稳定性和机械强度也很高，同时维修方便，装置运行平稳可靠，并能减少有害物质的排放，催化剂的使用寿命能多达10年左右；其次，克劳斯法对于硫磺的转化效率和回收效率十分可观，可以实现加工处理过程的连续周期运转，同时副反应的现象能够有效控制，最为关键的是可以满足环保排放的标准要求；再次，克劳斯法对于酸性气浓度不同范围的适应能力较强，不仅可以满足新建装置设备，而且对于传统装置改造升级的情况也较为适合。同时三废问题可以得到最大限度的降低和抑制。基于克劳斯法装置适应性强的特点，因此广泛应用于石化企业硫磺回收与尾气处理环节；最后，相对来讲克劳斯法的系统操作并不复杂，因此投资费用低，而且工艺流程也容易操控和管理。此外硫磺作为生产硫酸产品的重要工业原料，其经济价值更为凸显。

2 对克劳斯法硫磺回收工艺技术应用现状与趋势的探究

2.1 传统克劳斯工艺

传统克劳斯法的技术应用十分广泛，且稳定、成熟，简单来讲，其加工原理就是催化氧化制硫的过程。传统克劳斯法是硫回收工艺流程的标准，其影响意义和深度很大。从目前石化工业的实际应用分析来看，传统克劳斯工艺包含有三种改良型式，分别为：直流法、分流法和硫循环法。其中，直流法又称部分燃烧法，即全部酸气中烃类在反应炉内完全充分燃烧，而硫化氢中1/3的部分要氧化为二氧化硫，进而将生成的二氧化硫与剩余的硫化氢在一定催化配比下进行转化，以生成所需的的硫磺产品。而分流法是只是利用酸气的1/3进入反应炉，之后剩余的酸气与出口气一同进入一级冷凝器，因此分流法不会产生成型的硫磺产品。

2.2 超级克劳斯工艺

随着技术的衍变和更新，因此传统克劳斯法硫磺回收工艺也在不断与时俱进。超级克劳斯工艺就是技术升级和变形的重要代表，即在原有技艺的基础上添加了一个超级克劳斯转化器。转化、冷凝、分硫、过程气再热是以往克劳斯技术的主要常规步骤，硫磺回收率一般在97%左右，而且受到热力学平衡的限制，硫产率还容易出现降低，与此同时，硫醇等副产品也极易产生。通过超级克劳斯工艺的运用，解决了空气和酸气比例控制的难题，尤其是将硫化氢直接用于硫磺生产，这极大提升了硫磺的回收效率，相比于传统工艺，总回收比例能提高2%以上。

2.3 克劳斯低温、富氧和直接氧化工艺

首先，克劳斯低温工艺是在低于硫露点的环境下进行操作的技术，其变革特点就是根据硫露点，进而调节转化器操作温度，因此广泛用于硫回收，且回收效率很理想。然而低温工艺的前期投资成本和后期操作费用也很高，同时比较适用于大型化酸气处理回收；其次，传统克劳斯工艺是以空气作为催化剂，由于空气中所含大量的氮气，因此总硫回收率相对低一些。而克劳斯富氧工艺是以氧气直接作为催化剂，不仅提升了设备的处理能力和效率，同时对于硫化氢含量的范围也极为适应。由于氧气成本较高，为了节约成本提升经济效益，因此要对技术持续改进，目前多以较低的富氧程度下进行处理加工；最后，克劳斯直接氧化工艺可以分为气相氧化法和液相氧化法。由于常规克劳斯工艺中当硫化氢占有比例较低时，设备的温度就会降低，从而影响了加工的深入进行，因此采用直接氧化工艺可以提升硫回收率，而且对于有机硫的去除效果也能达到55%—85%左右。

2.4 超优克劳斯工艺

超优克劳斯工艺实质上来说就是是对超级克劳斯工艺的进一步完善与改进，从而开发出来的新工艺。该工艺的核心改进在于最后一级反应器床层中增加了加氢还原催化剂，通过将二氧化硫转化为硫与硫化氢后，实现了加氢还原催化的最佳效应。超优克劳斯工艺的优势在于能够面对进料量和反应器数量，从而实现硫磺回收的针对性处理，回收率可以达到99.5%以上。

总之，随着我国石化工业的不断发展，对硫原油炼制所产生的污染处理加工十分必要。与此同时，提升硫磺的回收质量和产能成为了未来克劳斯技术创新的重要目标。在国家构建节约型社会的新形势下，如何实现硫磺回收与节能减排之间的相互协调，是确保石化企业能够提升可持续稳定发展的关键支撑。

[1]汪家铭.超级克劳斯硫磺回收工艺技术现状及前景展望[J].化工中间体，2013(12):60-66.

[2]兰空翔，王水胜.克劳斯法硫磺回收工艺技术的应用和进展[J].中国石油和化工标准与质量，2013(3):31.

[3]王明丽.克劳斯法硫磺回收工艺技术现状及前景展望[J].化工中间体，2010(4):11-17.