煤化工项目硫回收工艺技术分析

李德龙 张瑶

摘 要：随着社会的发展和经济水平的提高，人们在物质生活极大丰富的今天逐渐意识到生态环保对于人类生存的重要性。煤化工的大力发展在给人们物质生活奠定保障的同时，也对环境造成了不可挽回的污染。本文基于煤化工装置中硫回收工艺技术特点，介绍了克劳斯工艺、Clinsulf-do 工艺、斯科特工艺和生物脱硫工艺在煤化工装置中的应用，并对其进行了技术分析，以期推动硫回收工艺在煤化工装置中的发展。

关键词：煤化工;硫回收;工艺技术

引言

中国当前处于经济飞速发展的阶段，对能源需求不断增加，由于我国资源储备煤多油少，因此对于煤炭能源的依赖度较高，煤化工企业发展迅速。但同时煤化工企业的大力发展又带来了环境污染，当前我国中小型煤化工企业处理硫尾气通常采用直接燃烧和固体吸收两种方法，既会对锅炉造成腐蚀，操作费用高，又不能满足环保要求。如何采用适合的硫回收技术，避免资源浪费和环境污染，成为了当代煤化工企业发展的重要问题。

一、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

2.1克劳斯工艺

克劳斯工艺分为三个层次的工艺：常规克劳斯工艺、超级克劳斯工艺、超优克劳斯工艺。其中常规的克劳斯工艺是当前最为成熟的硫回收工艺，在化工生产中广泛应用，不同级别的常规克劳斯工艺所能够实现的硫回收率不同，其中二级克劳斯工艺的硫回收率小于96%，三级克劳斯工艺小于98%，四级克劳斯工艺小于98.15%;超级克劳斯工艺的反应原理为：H2S+0.5O2→S+H2O-H2S+SO2、S+O2→SO2。该工艺分为高温反应段和催化反应段。超级克劳斯工艺的应用特点在于能够应用于设备装置的改造与新建，并且在实际应用中比较简单，系统运用稳定性强，单位能耗低，相应的硫回收效率比较高。目前，全球约130多万台装置正在投入到煤化工装置生产中。超优克劳斯装置工艺在床层中添加选择性的加氢还原催化剂，该种工艺实际上是超级克劳斯装置的升级版本，拥有了前两个层次装置技术的所有优势，并且在不增加投资的情况下，提升硫回收率。超优克劳斯装置将酸性气体导入到反应炉中经过一级反应器，对气体进行加氢催化处理，再经过冷凝器冷却，实现氧化反应，最终在为尾气中产生硫磺[1]。

3.2生物脱硫工艺

生物脱硫工艺从80年代初期开始应用，其借助化学反应原理吸收脱硫之后的酸性气体，从而实现脱硫工艺要求。具体的工艺是将脱硫之后的酸性气体引入到分离器当中，直接将气体与液体不同状态的物质进行分离，避免混合状态的产物对于设备造成腐蚀。然后将分离的气体转移到吸收塔内部，经过吸收塔分离出全部的硫化氢气体。当混合气体进行脱硫处理之后，还需要进行脱碳处理，在脱碳系统中，液体能够直接导入到闪蒸罐当中，接下来进入到火炬系统中。最后将火炬系统中的溶液返回到生物反应器当中，与空气相互作用最后形成元素硫。为了使得硫制品被回收，需要应用硫磺保障脱硫为泥浆的形式。

该种生物脱硫工艺在煤化工装置中的应用，存在着一定的优势，最大的优势在于其化学反应不需要应用催化剂与氧化剂，在实际应用中消耗的能源较少，也不会产生较多的化学废弃物，并且易于控制。但是也存在着一定的缺点，即在实际操作中比较困难，反应设备尺寸比较大。在未来，该种生物脱硫技术能够与湿法脱硫技术相互结合，在煤化工生产中广泛的应用。

2.3 斯科特工艺

斯科特工艺产生于荷兰皇家壳牌集团，是一种比较先进的硫回收工艺技术。该种装置工艺在实际应用中采用的是克劳斯装置，应用一种钴—钼型催化剂。具体的工艺是将装置中所产生的尾气如二氧化硫、有机硫化物、硫蒸气等加氢催化转化成硫化氢，然后用脱硫溶剂回收硫化氢，经再生送回克劳斯装置。该工艺裝置具有一个资源回收系统，不仅能够针对脱硫溶液进行回收，还能够实现资源循环应用。在斯科特工艺中，尾气中残硫含量甚低，对于环境的影响较低，因此可直接的排入到空气中。该种工艺在实际应用中具有较大的优势，不仅具有高的净化度，还能够提升硫的回收率。一般情况下，该种工艺所能实现的硫回收率能够高达99%以上。但是该种工艺在实际应用中的投入成本比较大，工艺流程比较复杂，比较适合大中型煤化工企业。

2.4Clinsulf-do 工艺

Clinsulf-do工艺实际上一种直接催化氧化工艺技术，其核心是林德的内冷式催化反应器。在反应器内采用TiO2基催化剂选择性地把H2S在低温下直接氧化成硫，而不需要生成SO2，因此催化剂能在较宽的空气比范围内操作，并对COS有较好的加氢活性。在Clinsulf-do工艺中，相应的催化剂床层分为两部分：1）入口处设置绝热床;2）催化剂床层下设置冷却盘管。

Clinsulf-do工艺具有操作简单、灵活、硫回收率高和装置成本低等特点，主要用于低浓度的H2S的脱硫技术，目前，该种工艺在我国煤化工生产应用中发挥出来了较好的效果。

三、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。

四、结束语

综上所述，为促进我国煤化工行业技术革新，保障企业和资源环境和谐共存，煤化工企业应积极主动进行硫回收技术革新，保证尾气排放符合我国检测标准。当前全球硫回收工艺应用于煤化工装置的的种类较多，各具有优势和缺点，应根据企业实际规模和经济能力，考虑当地资源环境荷载力，选择相应的硫回收工艺技术。技术人员可以通过理论结合实践的方式，吸收借鉴外国先进技术，推动我国硫回收工艺在煤化工技术中的发展。

参考文献：

[1]王海燕.硫回收工艺在煤化工装置中应用[J].化工设计通讯，2018，44（06）：17-18.

[2]李红久.ABC控制系统在硫回收装置中的应用[J].燃料与化工，2017，48（05）：45-47.

[3]申磊.硫回收工艺在煤化工装置中应用探究[J].化工管理，2017（26）：54.

[4]靳方余.浅谈硫回收工艺在煤化工装置中应用[J].化工管理，2017（20）：48.