煤化工项目硫回收工艺技术分析

白利军

【摘 要】阐述了煤化工使用的几类硫回收技术,包括克劳斯工艺及其延伸工艺、斯科特法工艺以及生物脱硫技术,分析对比了各自的特点以及适用性.分析表明,克劳斯延伸工艺的应用是煤化工项目的不二之选.%As to the problems encountered in the sulfur recovery process,this paper evaluates the sulfur recycling device, briefly discusses several kinds of sulfur recovery technologies, including Claus Scott and the extension process, Scott process and biological desulfurization technology, analyzes and compares their the characteristics and applicability.Analysis shows that the application of Claus extension process is the choice for coal chemical projects. 【期刊名称】《山西化工》 【年(卷),期】2017(037)002 【总页数】3页(P93-95)

【关键词】煤化工装置;克劳斯工艺;硫回收率;比较 【作 者】白利军

【作者单位】同煤广发化学工业有限公司,山西 大同 037000 【正文语种】中 文 【中图分类】X784

虽然我国煤炭有着巨大的存储量，但我国石油资源不是很多。随着社会的快速发展，对于煤炭跟石油的需求量日益增加[1]，因此，大力发展煤炭和石油产业是当前工业发展第一要务。但是，随着煤化工项目的不断开发，含硫尾气排放问题也随之而来，严重污染了大气，违背了环境可持续发展原则。

所以，如何做到注重节能环保的同时又能回收硫资源，就变得很重要[2]。 1.1 产生较低浓度的酸性气体

我国煤化工项目中，主要是根据低温甲醛法跟NHD法原理，设计空气净化装置。不过，由于技术落后，化学反应之后所产生的酸性气体浓度较低，一般仅在20%～30%。 1.2 完全燃烧

目前，我国煤化工设备可以提供足够的纯净氧气，并且完全反应之后产生浓度较低且量小的酸性气体，同时，氮气也会随之生成。 1.3 设备效率较低

煤化工设备消耗油量低，生成硫磺少，不高于5万t/a。 1.4 生成气体浓度差异大

根据特性来分，煤的种类很多，而生成气体的浓度跟煤的种类密切相关，煤种类不同，发生化学反应也大不相同，所以生成的酸性气体浓度也差异较大。 2.1 克劳斯工艺及其延伸工艺

克劳斯法是为去除化石燃料燃烧及地热发电时生成的硫化氢所用的方法之一。它的原理是硫化氢先进行不完全燃烧，然后使生成的二氧化硫与硫化氢反应，生成硫磺。如果空气与硫化氢混合比例适当，那么所有的硫化氢均可生成水和硫磺。随着技术的进步，克劳斯工艺在多单元处理方面的功能日益完美，其在硫回收领域得到一致认可。

2.1.1 初级克劳斯工艺

克劳斯工艺操作起来比较简单，它为了使酸性气体里面的H2S转变成单质硫，使用克劳斯硫回收装置，处理被低温甲醇法洗过的酸性气体，使酸性气体中的H2S转变为单质硫。具体的反应过程是，首先，三分之一的H2S在专门的燃烧炉内与氧气进行燃烧反应生成SO2，在催化剂的作用下，与剩下的H2S进行克劳斯反应，最终生成硫磺。平衡煤化工设备在运行时空气与H2S的比例关系，使之达到适当的比值。

在当前技术条件下，根据二级克劳斯理论，可以使硫磺回收率达到92%～94%，而要想硫磺回收率达到98%，就得使用三级克劳斯理论。需要注意的是，这只是理论值，实际回收率要比理论值低很多。初级克劳斯工艺流程图见图1。 2.1.2 超级克劳斯工艺

高温反应阶段跟3个催化反应阶段组建成超级克劳斯工艺，其中，每个阶段都包括硫磺析出跟克劳斯反应器。超级克劳斯反应器，除了最后1个反应器需要超级克劳斯催化剂外，其余2个都是采用常规催化剂，并且它有选择性地使用氧化剂。使用氧化剂之后，回收率几乎能达到99%。

超级克劳斯工艺除了包含初级克劳斯工艺的优点之外，也不需要大量的投入，成本方面不高，跟普通克劳斯工艺的花费基本持平；同时，低浓度的H2S，符合国家对于环保的指标要求。超级克劳斯工艺流程图见图2。 2.1.3 超优克劳斯工艺

超优克劳斯工艺是荷兰Jacobs公司的一项专利技术，它几乎具有超级克劳斯工艺的所有优点，既可以用于现有的克劳斯装置改造，也能够用于新建装置。它在石化、石油和天然气行业有着重要的地位。目前为止，国内也有数套超优克劳斯装置被投入运行。在这个工艺中，一般的克劳斯催化剂只使用在第1个反应器上，而第2个反应器不仅使用常规克劳斯催化剂，还添加了选择性加氢还原催化剂，从而使得SO2浓度变低。

超优克劳斯工艺的投资量会稍高于超级克劳斯工艺，不过，它能显著提高硫的回收率，当然，它是超级克劳斯工艺逐渐发展的成果。 2.2 斯科特工艺

斯科特法是催化尾气并使它进行反应产生硫化氢，脱硫之后生成的物质经过一系列处理之后，会重新回到设备里面。经过这一系列处理，硫回收率显著提高，同时，也能大大降低尾气中的硫含量，可以达标地排到空气中[3]。

斯科特法跟克劳斯装置配合度很高，可以提高硫的回收率。但是，斯科特法操作步骤相对复杂、繁琐，而且需要投入的资金很多，所以，斯科特法只适合用在大型装置设备以及环保要求严格的地方。 2.3 生物脱硫工艺

在化学反应过程中会产生酸性气体，需要将液体分离出来，然后与塔中的弱碱性溶液反方向接触使其吸收干净。而经过简单处理，残余物质在进入脱碳系统之后，经过生物脱硫过程，生成硫磺。

虽然此项工艺中硫化氢的浓度是否稀薄无关紧要，但是它所需要投入的资金比较多，因此它的适用范围仅是硫黄产量≤10 t/d。 3.1 克劳斯延伸工艺

相对克劳斯工艺而言，克劳斯延伸工艺多了选择性氧化反应阶段，它具有克劳斯工艺所含有的优点，操作简单不繁琐，额外的资金投入低。而且，它的硫回收率要远远高于常规克劳斯工艺。目前为止，煤化工行业普遍使用克劳斯延伸工艺。 3.2 斯科特工艺

斯科特工艺通过催化尾气，使它产生硫化氢，在硫化氢的基础上进行脱硫，将生成的物质经过一系列过程，被再次装入设备中。这种方法可以极大地提高硫的回收率，几乎可达99.9%。

斯科特法的过程复杂，需要使用溶剂来处理，周期长，成本也高，但是回收率高

[4]。所以，一般只有大型的石化项目采用斯科特工艺。 3.3 生物脱硫技术

生物脱硫技术用过碱液与硫化氢反应，从而将其吸收，然后使用生物法使得碱液再生。相比较前2种工艺，生物脱硫技术操作过程简单、不繁琐，硫回收率也相对较高，但是，它所需要的投资也很高，所以目前使用率比较低，覆盖面狭窄。 不同的硫回收工艺特点不同，优缺点也有所差异，在面对不同的项目时，我们要根据项目的特点，核算成本，综合比较，选择合适的工艺技术。在煤化工项目方面，克劳斯延伸工艺比较适合成本相对低、产量高的项目；在一些大型石化项目方面，推荐使用斯科特工艺，虽然成本很高，但是硫回收率也很高；而对于生物脱硫技术，它的成本相对较高，条件也相

对苛刻，应用领域较为狭窄，所以暂时不推荐使用，除非有特殊要求。

无论是从初期成本、后期投资，还是从产品来说，克劳斯延伸工艺相对煤化工产业绝对是不二之选，同时，克劳斯延伸工艺也适用于硫回收项目，在选择延伸工艺的基础上，还应该根据项目的特点以及要求，来确定最终是选择何种克劳斯工艺。 我国大部分煤化工项目均是采用超优克劳斯工艺的硫回收，但是，它所需要的资本比较多，成本高。所以，我们一方面应该积极学习国外的先进技术，取长补短，另一方面，我们也应该鼓励创新改造，提高自身综合实力，争取能够开发出新的硫回收工艺技术及其设备。

凡投向本刊的论文，属于国家自然科学基金、国家各部委基金，以及其他重大或重要科研项目，请随稿提供项目名称、年度、编号。本刊对国家自然科学基金或其他基金资助课题的重点论文优先发表。

凡投向本刊的论文，有获优秀论文奖、科技成果奖、专利等，请及时向本刊提供获奖证书、专利证书的复印件或有关证明，本刊将优先予以发表。

【相关文献】

[1] 霍学刚.硫回收工艺以及生产标准在煤化工装置中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2016,36(10):78-83.

[2] 陈真，何晨红.煤化工装置中的硫回收工艺[J].工程技术:文摘版,2016,15(5):93. [3] 吕晓光，刘函.硫回收工艺在煤化工装置中应用[J].工程技术:全文版,2016,23(8):216. [4] 马少红，张明成，程东风，等.煤化工硫回收装置尾气处理现状及改造工艺选择[J].中氮肥,2016,3(5):78-80.