低硫酸性气硫回收工艺的选择与应用

2019-03-28康永军

山西化工 2019年1期

康永军

(阳煤集团平定化工有限责任公司，山西阳泉 045200)

1 低硫酸性气回收技术发展概况及存在问题

目前，煤化工行业的低硫酸性气的硫回收技术大部分套用传统克劳斯硫回收工艺，因为煤化工酸性气硫化氢浓度低(浓缩上限35%，不浓缩仅4%～6%)，流量小(2 000 m3/h～5 000 m3/h)，不能满足克劳斯工艺高硫(≥50%)的要求，必然导致硫收率低(≤90%)，而且，还因硫化氢浓度低(可燃组分)，无论是克劳斯燃烧炉(≥1 200 ℃)还是尾气焚烧炉(≥700 ℃)都需要消耗大量燃料才能维持系统正常运行。更为严重的是，工艺尾气根本不能达标，必须对尾气进行处理，如，采用氨法、碱法等，又带来腐蚀、环境恶化及低质副产品处理的一系列问题。

2 低硫酸性气硫回收技术分类及其利弊

经多方调查发现，目前煤化工行业工业化的低硫酸性气硫回收技术有如下3种。

1) 林德内冷式直接氧化工艺。它的技术核心是利用内部带有移热水管的反应器将反应热转化为蒸汽移出，控制催化剂床层放热的化学反应[见式(1)、式(2)]：

(1)

(2)

为等温状态。从反应本质来说实际上是等温条件下的克劳斯反应，由于克劳斯反应平衡常数小[1×10E4(200 ℃)]，因此其硫收率保证值不大于90%。国内有类似的技术，但是效果尚不及林德，林德公司在前几年就已经停止转让该技术。

2) 美国的selectox技术。这项技术由三段绝热反应器串联而成，第一段为选择氧化催化剂，后两段为克劳斯催化剂[1]。第一段实际上相当于克劳斯燃烧炉，一般酸性气硫化氢体积分数不大于5%，硫化氢超过5%时需要采用尾气循环方式。其核心还是克劳斯反应，因此硫收率在80%～85%。

3) 荷兰的Superclause/Euroclause(二者仅是硫收率略有不同)技术。该技术是克劳斯尾气处理技术，在克劳斯催化转化后通过加氢/水解催化剂将尾气中的SO2完全转化为H2S，然后，再进入Superclause/Euroclause段进行催化氧化反应[见式(3)]：

(3)

其催化氧化段硫收率保证值为85%。由于催化剂的活性温区较窄(200 ℃～250 ℃)催化氧化段的硫化氢浓度≤0.7%，实际控制在0.5%，但是这一要求很难得到满足，因此效果与克劳斯工艺区别不大，都是不能满足达标排放，尾气必须再处理。

3 目前国内氧化硫回收工艺及催化剂技术

目前国内在这一领域有新进展，主要是有关催化氧化反应[见式(4)]：

(4)

由于该反应平衡常数大，达到1×10E20(200 ℃)。从理论上讲，该技术的硫收率应该最高，远优于克劳斯类催化剂。经过该技术在实践中的应用，选择氧化硫回收工艺及催化剂的技术，2007年，丰喜集团建成3套(H2S体积分数小于2.0%)设备，并连续运行多年。

4 平定化工公司对氧化硫回收工艺的选择与应用

根据阳煤集团平定化工有限责任公司多次现场考查，加上投资和运营成本的考虑，平定化工公司最终决定采用淄博湛蓝工业净化技术有限公司提供的深度选择氧化硫回收工艺及催化剂专利技术。

我公司的酸性气组成及参数见表1。

该技术工艺流程简图如图1。

经过多次调整、改造，该装置在平定化工公司2018年1月2号投入运行。截至目前，已经连续运行40 d，系统非常平稳，虽然工况(流量和浓度)变化较大，但排放尾气优于各项设计指标。实际运行参数如下：酸性气1 800 m3/h～4 800 m3/h，硫化氢体积分数2.8%～5.8%，羰基硫质量浓度100 mg/m3～200 mg/m3，系统出口硫化氢、二氧化硫、羰基硫均未检出，水洗塔前硫化氢、羰基硫未检出，二氧化硫质量浓度20 mg/m3～50 mg/m3，尾气数据远优于国家排放标准(总硫质量浓度≤400 mg/m3)，副产硫磺2.0 t/d～3.2 t/d，硫磺纯度≥99.90%，达到优极品标准，副产中压蒸汽1 300 kg/h～1 800 kg/h[2-3]。