煤制甲醇硫回收工艺技术研究

杨文锋(中煤陕西榆林能源化工有限公司化工分公司，陕西 榆林719000)

0 引言

相对于我国十分短缺的石油资源，煤炭资源则较为丰富[1]。多煤少油的能源特点和煤炭能源的深层次利用与深度开发带动了煤化工行业的快速发展，我国对经济发展重视的同时也日益关注生态环境保护。资源的多元化发展应当合理利用煤炭资源。以煤替代石油制造化工原料的煤化工行业则快速发展起来。经济发展的同时也会产生响应的弊端[2]。伴随着煤化工行业产生的同时，环境污染问题也日益严重[3]。良好的生态环境是人类稳定生活的基础。为了更好的保障煤制甲醇等煤化工装置对环境产生的影响降到最低的同时满足国家日益严格的排放标准和要求，后续的尾气治理工艺技术也得到了深入研究和投用。深入研究如何在环保的前提下回收尾气中的硫元素具有显著意义。

与天然气和炼油领域则大多情况下选择的超优克劳斯硫回收技术略有不同，煤制甲醇装置净化系统产生的酸性气，最初我国的很多企业主要采用的是超级克劳斯工艺。但是，因为煤制甲醇装置的酸性气中硫含量不高且杂质较多的同时硫回收装置规模偏小，造成超级克劳斯硫回收技术在煤制甲醇装置应用中排放的尾气中硫含量超标。本文对近年来国内硫回收工艺研究进行综述和探讨，为硫回收工艺在煤制甲醇装置的进一步应用提供参考。

1 国内外硫回收工艺

现阶段国内外规模较大且使用比较广泛的硫磺回收技术主要有克劳斯、斯科特、湿法氧化脱硫工艺和微生物脱硫技术等几类。

Claus 技术较为成熟，他一般为多单元处理，其原理主要在于对燃烧时的硫化氢气体与空气比例进行控制，现阶段的通过二级克劳斯硫回收效率可以达到93%左右，但是缺点在于操作难度很大。后续在克劳斯的基础上又发展了超级克劳斯和超优克劳斯工艺。超级克劳斯技术一般用于中小型硫磺回收装置，该技术不但操作简单而且投资低，回收效率在克劳斯的基础上提升至99.5%。超优克劳斯工艺在稍微增加设备投资情况下，硫回收效率高达99.7%。斯科特工艺最初是由化工企业开发出来的，主要使用金属钴-钼合金作为催化剂，对煤炭有害气体深层次开发利用。该技术常与克劳斯技术配套使用。湿法氧化脱硫工艺将碱性液体、焦煤炉煤气的H2S与HCN进行化学反应从而生成新的硫类化合物，将吸收液与氧在催化作用下解析脱硫脱氰回收，除去煤气中大部分H2S与HCN。该技术可在常压下进行操作，其脱硫率高的同时不会造成二次污染，此外其脱硫剂还可再生利用。自然界某些微生物对硫元素有特异的吸收降解功能，利用生物的这种特异的降解功能进行硫元素降解回收的工艺就是微生物脱硫技术，此方式效率较高的同时污染很小。

2 煤制甲醇硫回收工艺特点

煤制甲醇企业硫回收工艺主要具有如下特点：（1）酸性气体成分非常复杂，酸性气体浓度低，装置规模小、酸性气体成分混有羰基硫和氰化氢等杂质。（2）燃烧较为充分。目前阶段的煤制甲醇装置纯氧供给量足，并且酸性气体流量较小的同时浓度很低，燃烧非常充分。（3）与炼油装置的耗油量相比，煤制甲醇装置煤耗量低，同时硫磺产量也较。因煤种的多样性，造成酸性气体浓度变化大，随之对操作性的要求也偏高。（4）煤制甲醇装置配套的硫回收装置规模普遍偏小。硫磺产量偏低。

表1 硫回收工艺技术对比情况表

3 硫回收工艺方案比较

本文对几种先进硫回收工艺技术从硫回收效率、投资情况等方面进行了比较，具体情况表1所示。

煤制甲醇行业硫回收工艺的选择主要考虑以下几方面内容：（1）必须满足国家环保的有关要求的同时预留一定的技术空间。（2）选择技术的可靠性高的工艺技术。适应低酸性气浓度的同时能够处理复杂气体的工艺类型，确保酸性气的回收质量。（3）装置投资及消耗。投资费用和消耗控制到最低是最为理想的。

4 硫回收装置存在问题及解决措施

（1）酸性气体中硫化氢浓度低。可将甲醇中的二氧化碳在一段多闪蒸出一部分进入硫化氢浓缩塔，降低酸性气中的二氧化碳含量，同时尽可能的提高硫化氢浓缩量。

（2）点火空气和燃料气压力低，点火困难。可将点火空气由鼓风机空气改为仪表空气，进而提升点火压力。同时可把火燃料气由调节阀后改至调节阀前，增加一截止阀进行调节，稳定点火燃料气压力。

（3）甲醇含量高。酸性气进入硫回收装置前加入酸性气洗涤塔，来洗涤酸性气中的甲醇。一般煤制甲醇行业多采用低温甲醇洗工艺。

5 硫回收工艺在煤制甲醇行业应用前景

最初，煤制甲醇等煤化工行业硫回收工艺气体放空尾气须满足《大气污染物综合排放标准》的要求，尾气中二氧化硫排放浓度需低于960mg/Nm3。随着二零一五年国家环保部颁发了《石油炼制工业污染物排放标准》，提出酸性气回收装置二氧化硫排放浓度须低于400mg/Nm3。尤其是对一些特殊地区，要求其酸性气回收装置的二氧化硫排放浓度必须低于100mg/Nm3，远低于原标准中浓度要求。随着环保指标的日趋严格，硫回收工艺的应用和发展也越来越重要，只有选择最适合煤制甲醇行业的硫回收工艺技术才能满足日趋严格的环保要求。

6 结语

煤化工行业在在以煤为原料制造工业产品的同时会副产出很多不利于环境的物质，造成对环境的损坏。为了在保障企业达标排放，更好的践行环保责任的同时，获得较高的经济效益，硫回收工艺被广泛应用于煤制甲醇行业当中。本文对国内外目前硫回收工艺技术进行研究，对多种硫回收技术从硫回收效率、投资规模及工艺操作情况等进行比较，同时提出了目前硫回收装置存在的问题、解决方式及发展前景，为煤制甲醇装置硫回收工艺的选择提供一定的依据。此外，我们积极学习国外的先进技术取长补短的同时更应鼓励创新改造，努力开发出新的硫回收工艺技术及其设备，不断推动我国硫回收工艺在煤制甲醇行业的发展。