硫磺回收中的尾氣處理技術(shù)

摘 要：SO2是嚴(yán)重的環(huán)境污染物，我國實施的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中嚴(yán)格規(guī)定了SO2的排放濃度和排放總量，要求硫磺回收裝置的總硫回收率不斷提高，也推動著尾氣處理技術(shù)不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：硫磺回收 尾氣處理 SCOT工藝

1 概述

硫磺回收是一項將含H2S等有毒含硫氣體中的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫，從而變廢為寶，保護(hù)環(huán)境的化工工程。通常采用克勞斯工藝來實現(xiàn)。

回收原理為：

H2S+1.5O2=SO2+H2O+518.9kJ/mol H2S+0.5SO2=0.75S2+H2O-4.75kJ/mol

H2S+0.5SO2=1.5n·Sn+H2O+48.05kJ/mol

一般硫磺回收率可達(dá)95～98%。如果需要進(jìn)一步提高硫磺回收率，則需在硫磺回收裝置后附加尾氣處理裝置。

2 硫磺回收工藝技術(shù)

2.1 工藝技術(shù)

含H2S酸性氣體的處理，工業(yè)生產(chǎn)中多采用固定床催化氧化工藝、液相直接氧化工藝和生物脫硫及硫回收工藝。

2.1.1 固定床催化氧化工藝

代表性的工藝是Claus工藝。常規(guī)Claus工藝的特點是流程簡單、設(shè)備少、占地面積小、投資省、回收硫磺純度高。在常規(guī)的Claus硫磺回收工藝基礎(chǔ)上又發(fā)展為多種工藝，主要有：SCOT工藝、Super-Claus工藝、CLINSULF工藝、MCRC工藝等。

2.1.2 液相直接氧化工藝

有代表性的液相直接氧化工藝主要有：ADA法和改良ADA法脫硫、栲膠法脫硫、氨水液相催化法脫硫等。液相直接氧化工藝適用于硫磺的“粗脫”，如果要求高的硫回收率和達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣，宜采用固定床催化氧化工藝或生物法硫回收工藝。

2.1.3 生物脫硫及硫回收工藝

有代表性的工藝是Shell-Paques工藝。該工藝具有流程簡單，操作彈性大，占地面積小，安全可靠等特點，對于低濃度低總硫的裝置，由于其一次投入、操作成本和能耗都比較低，不失為一種非常好的選擇。

2.2 選擇工藝技術(shù)的原則

硫磺回收裝置作為大型化工生產(chǎn)裝置的環(huán)保治理裝置，在選擇工藝技術(shù)時必須考慮：

（1）采用該技術(shù)處理后的氣體完全滿足國家和地方相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)；

（2）裝置運行必須可靠（包括穩(wěn)定性、可操作性、安全性）；

（3）裝置投資、運行綜合費用低。

2.3工藝技術(shù)的選擇

綜合考慮，SCOT工藝雖然連續(xù)投資消耗較高，但其凈化尾氣含H2S低，總硫回收率可達(dá)99.8%以上，對克勞斯裝置適應(yīng)能力強，操作靈活，操作彈性大，是目前世界上裝置建設(shè)較多、發(fā)展速度較快，將規(guī)模和環(huán)境效益與投資效果結(jié)合的較好的一種硫回收工藝。

3 SCOT工藝及發(fā)展

SCOT硫磺回收尾氣處理工藝由荷蘭Shell公司開發(fā)，自1973年第一套裝置投產(chǎn)以來，世界各地現(xiàn)已建設(shè)了200余套工業(yè)裝置，已發(fā)展成為一項非常有競爭性和吸引力的硫回收尾氣處理技術(shù)，也是我國引進(jìn)后消化吸收最好的尾氣處理技術(shù)。

3.1 基本原理

SCOT工藝的基本原理是采用一種鈷-鉬催化劑，將Claus尾氣中硫化物預(yù)熱后加氫還原轉(zhuǎn)化為H2S，然后用醇胺溶液進(jìn)行選吸脫硫，再將提濃的H2S返回到Claus段再次轉(zhuǎn)化處理。傳統(tǒng)的SCOT法已能滿足總硫低于250ppmv的目標(biāo)，與上游的Claus裝置一起，總硫回收率可達(dá)99.8%。

3.2 新型的SCOT工藝

近年來，SCOT工藝不斷地發(fā)展，在常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了幾種新型的SCOT工藝，包括Super-SCOT工藝、LS-SCOT工藝和串級SCOT工藝。

3.2.1 Super-SCOT工藝

Super-SCOT工藝是由荷蘭Comprimo公司在傳統(tǒng)的SCOT還原吸收工藝基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高尾氣凈化度和節(jié)能降耗而設(shè)計的新工藝。其還原吸收段工藝流程為含H2S的原料氣和空氣在Claus反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)后氣體經(jīng)急冷塔冷卻送入吸收塔，凈化氣送至焚燒爐焚燒，從吸收塔底部出來的富液送到再生塔再生。經(jīng)一段再生后，一部分半貧液返回吸收塔中部，另一部分半貧液進(jìn)入二段再生塔進(jìn)行深度氣提，得到的超貧液再送到吸收塔的頂部循環(huán)。由于超貧液中H2S的分壓很低，當(dāng)吸收溫度進(jìn)一步降低時，H2S在吸收塔內(nèi)醇胺溶液中的溶解度增加，使排入尾氣中H2S濃度得到進(jìn)一步降低，從而提高了尾氣的凈化率，同時還節(jié)省了30%用于再生的蒸汽消耗量。

Super-SCOT工藝采用兩段再生改善氣提效率而得到半貧液和超貧液，使貧液更“貧”而使蒸汽消耗降低。與傳統(tǒng)的SCOT工藝相比，該工藝的另一項改進(jìn)是降低超貧液的溫度從而改善酸氣的吸收效率。H2S在醇胺溶液中的溶解度隨溫度降低而增加，因此在貧液質(zhì)量相同時，降低貧液溫度可提高氣體凈化度。

兩段再生和降低貧液溫度在具體的工藝設(shè)計中可依情況采取其一或兩者兼用[1]。據(jù)資料介紹，采用新設(shè)計的Super-SCOT工藝，凈化尾氣中殘余的H2S濃度可從原來的300ppm降至10–50ppm。

3.2.2 LS-SCOT工藝

LS-SCOT工藝意為低硫（Low Sulfer）SCOT工藝，采用廉價的添加劑，改善溶劑的再生，使貧液排出吸收塔時H2S的含量小于10×10-6。與傳統(tǒng)的SCOT工藝相比，其增加了吸收塔和再生塔塔板數(shù)量，在蒸汽耗量相同時，貧液的質(zhì)量較高。另外，LS-SCOT工藝為了減少凈化氣中50%的H2S含量，要求其進(jìn)入吸收塔的溶劑和氣體的溫度在35℃左右，約比SCOT工藝低5℃，故需增加冷卻器的面積。因此LS-SCOT工藝的投資費用雖比SCOT工藝要高15%，但其硫的回收率保證值卻從原來的99.8%進(jìn)一步提高到了99.95%。

3.2.3 串級SCOT工藝

荷蘭STORK公司還成功開發(fā)出了串級SCOT工藝。其和SCOT工藝相比有以下特點：再生塔設(shè)計為共有裝置，直接將吸收塔底的富液送至上游脫硫裝置吸收塔中部，進(jìn)一步提高富液的酸性氣負(fù)荷后，再送至共有的再生塔。這樣溶劑循環(huán)總量減少的同時，也減少了蒸汽的消耗，既降低了能耗、節(jié)省了投資，還可與一個或多個吸收、再生系統(tǒng)相連接，即使上游脫硫裝置的吸收塔停工，也可保證連續(xù)運行，因此操作非常靈活。該工藝已在生產(chǎn)中獲得了成功應(yīng)用。

4 結(jié)語

硫磺回收中的尾氣處理技術(shù)已經(jīng)由單純的環(huán)保技術(shù)發(fā)展成為兼具環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的重要工藝技術(shù)。但我們?nèi)杂斜匾皶r地了解國外先進(jìn)的硫回收工藝新進(jìn)展，結(jié)合我國的實際情況，在立足國外已有工藝技術(shù)、催化劑和設(shè)備的基礎(chǔ)上，做好消化吸收工作，從而不斷提高我國硫回收技術(shù)整體水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 顏廷昭 還原吸收法硫磺回收尾氣處理技術(shù)進(jìn)展[J]，天然氣與石油， 2000，18（2）：21-22

著者簡介：朱晶玉，云南省危險化學(xué)品登記中心助理工程師，從事危化品安全管理工作。電話：18388165942；E-mail：zhujingyu11@163.com