硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用

武鵬飛（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司烯烴公司合成車(chē)間)

傳統(tǒng)煤化工企業(yè)處理酸性尾氣，常用直接燃燒法，這種方法雖然簡(jiǎn)單方便、成本較低，但處理過(guò)程中容易腐蝕鍋爐，增加維護(hù)成本，同時(shí)直接將氣體排放至大氣中，也容易造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞，與可持續(xù)發(fā)展原則相悖。 基于環(huán)保要求，越來(lái)越多的化工企業(yè)開(kāi)始采用凈化工藝技術(shù)。 目前來(lái)看，凈化酸氣處理技術(shù)主要有斯科特技術(shù)、超級(jí)克勞斯、富氧克勞斯和生物脫硫等。 下文以富氧克勞斯為主， 對(duì)與此相關(guān)的硫回收工藝應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行具體分析。

一、 富氧克勞斯硫回收工藝原理

來(lái)自低溫甲醇洗工段的酸性氣和來(lái)自酸水汽提單元的SWS氣進(jìn)入克勞斯燃燒爐，其中1/3 的H2S 氣體與純氧氣、空氣燃燒后轉(zhuǎn)化為SO2 氣體，同時(shí)未反應(yīng)的H2S 與SO2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成單質(zhì)硫。 然后混合氣體進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器， 在催化劑的作用下， 剩余的H2S 氣體與SO2 氣體繼續(xù)反應(yīng)生成單質(zhì)硫， 部分COS 水解為H2S。剩余的未轉(zhuǎn)化的硫組份（主要為COS、CS2、SO2及少量H2S 氣體） 在加熱燃燒爐內(nèi)與氫氣混合加熱后進(jìn)入加氫反應(yīng)器。 在鈷鉬系催化劑作用下COS、CS2、SO2 被還原轉(zhuǎn)化為H2S 氣體。 采用二乙醇胺（DMEA）溶液選擇吸收混合氣中的H2S氣體， 在再生塔中加熱分離出H2S 氣體送入克勞斯裝置進(jìn)行循環(huán)利用， 進(jìn)一步回收尾氣中的硫組分， 尾氣在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒，使其中的硫組分以氧化態(tài)排放大氣。

克勞斯富氧燃燒爐中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要為：

克勞斯反應(yīng)器中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要為：

加氫反應(yīng)器中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要為：

二、基于硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用

(一)硫回收工藝在煤化工中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1.操作簡(jiǎn)單方便

該工藝操作簡(jiǎn)單方便， 在硫磺分離器的出口管線上安裝光度分析儀檢測(cè)H2S 和SO2 的比例，用于優(yōu)化克勞斯單元硫磺的收率，通過(guò)調(diào)節(jié)克勞斯進(jìn)口主工藝空氣流量，使H2S 和SO2 的比例保持在2 比1。

這種方式使得硫回收操作相對(duì)靈活、工藝簡(jiǎn)單相對(duì)簡(jiǎn)單；另外富氧克勞斯硫回收工藝中催化劑使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)， 催化劑熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性相對(duì)較好，保證裝置長(zhǎng)期平穩(wěn)可靠運(yùn)行，減少停車(chē)次數(shù)。

2.效率高，裝置能力強(qiáng)

富氧克勞斯不同于一般克勞斯工藝，其采用的是富氧空氣，催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中氣量會(huì)逐漸減少， 不僅能節(jié)約能還可以提高處理能力和降低下游尾氣處理裝置的負(fù)荷。 外加采用的原料為富氧空氣時(shí)，其含氮量相對(duì)較少，隨尾氣排入大氣中的氮氧化物也行對(duì)較少，有利于環(huán)保。 如果富氧克勞斯采用的原料為100%氧氣，對(duì)含有70%的硫化氫原料氣裝置處理能力較強(qiáng)，即便與一般克勞斯工藝采用同樣的生產(chǎn)設(shè)備， 其裝置處理能力也是一般克勞斯的一倍。

3.轉(zhuǎn)化率高

富氧克勞斯用富氧空氣替代空氣后， 進(jìn)入系統(tǒng)的惰性氣體較少，燃燒爐內(nèi)富氧空氣會(huì)隨著氧氣濃度的不斷上升，硫化氫的反應(yīng)逐漸顯著。

4.成本低

富克勞斯工藝簡(jiǎn)單，且進(jìn)入系統(tǒng)的惰性氣體少，帶走的熱量較少，這樣就可以節(jié)省大量的燃料氣。 整體裝置還有富余蒸汽輸出，因此整體能耗不到普通克勞斯工藝的50%。

(二)基于富氧克勞斯硫回收工藝中煤化工裝置的應(yīng)用實(shí)例

本文結(jié)合富氧克勞斯在煤化工裝置中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)， 以神華集團(tuán)為例，對(duì)富氧克勞斯在煤化工裝置中的應(yīng)用進(jìn)行如下分析。

神華集團(tuán)以煤為原料生產(chǎn)甲醇，甲醇年產(chǎn)量為167×104t，生產(chǎn)裝置原料氣采用的是GSP 煤氣化技術(shù)產(chǎn)生的合成氣。 在實(shí)際生產(chǎn)中，神華集團(tuán)介于兩市之間，人口較為稠密，對(duì)環(huán)保要求十分嚴(yán)格。 而富氧克勞斯工藝技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、硫回收率高、成本低和裝置適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，符合環(huán)保需求，最終經(jīng)過(guò)企業(yè)內(nèi)部反復(fù)論證，決定采用富氧克勞斯硫回收工藝，并于2011 年7 月投料試車(chē)， 以此來(lái)處理低溫甲醇洗再生部分的酸性氣與酸水汽提單元的SWS 氣。

神華集團(tuán)硫回收工藝，選用了由一個(gè)克勞斯氧化爐、兩個(gè)克勞斯反應(yīng)器、尾氣處理單元和尾氣焚燒爐共同組成的裝置。 投入使用后富氧克勞斯工藝裝置硫回收效果顯著， 回收能力達(dá)到1.725t/h，硫回收率為99%，排放氣中的二氧化硫小于0.0336%，經(jīng)檢測(cè)符合國(guó)家GBl6297—1996 硫生產(chǎn)裝置排放要求。

[1]喬衛(wèi)領(lǐng),李捷,葉茂盛,何志勇.富氧克勞斯硫磺回收工藝應(yīng)用探討[J].石油與天然氣化工.2009(02).

[2]劉立考,丁彩麗.克勞斯+低溫斯科特硫回收工藝在煤化工中的應(yīng)用[J].西部煤工.2012(10).