克勞斯法硫磺回收工藝技術的應用與趨勢

劉濤 張利萍（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

克勞斯法硫磺回收工藝技術的應用與趨勢

劉濤 張利萍（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

近年來，環(huán)境污染問題日益嚴重，而石化企業(yè)在對資源加工處理過程中，不可避免地會產(chǎn)出硫化氫等污染物質。采用克勞斯法硫磺回收工藝，不僅可以最大限度地降低廢氣對環(huán)境的污染問題，而且能夠高效地回收硫磺產(chǎn)品，從而提高了能源的利用效率與價值。目前我國克勞斯法工藝流程的應用現(xiàn)狀還存在諸多不足，因此只有不斷對工藝進行改進、創(chuàng)新和升級，才能實現(xiàn)硫磺回收和尾氣處理的高效協(xié)同發(fā)展。

克勞斯法；硫磺回收；工藝；應用；趨勢

隨著我國石化工業(yè)的迅速發(fā)展，對于環(huán)境所造成的污染問題日益嚴重。眾所周知，硫化氫氣體對于環(huán)境具有很大的危害，而石化企業(yè)在對煤炭和石油的加工中會產(chǎn)生大量的硫化氫。一方面，硫化氫作為污染物質需要處理消除，另一方面，硫化氫作為一種資源還可以加工轉化利用，進而實現(xiàn)硫磺產(chǎn)品以及其他部門化工原料的回收，同時還可以獲得良好的經(jīng)濟效益。因此，采用克勞斯法硫磺回收工藝技術可以很好地解決上述問題，并實現(xiàn)環(huán)保與效益之間的同步協(xié)調發(fā)展?？藙谒狗üに囀殖墒?，已經(jīng)具有將近百年的歷史，目前在國內(nèi)發(fā)電廠、焦化廠、煉油廠、煤氣化廠和化肥廠等石化企業(yè)得到了廣泛的應用。隨著時代的發(fā)展和科研技術的不斷推進，克勞斯法硫磺回收工藝技術也在不斷優(yōu)化和完善，進而向高效化、品質化、環(huán)?；徒?jīng)濟化趨勢逐漸衍變。

1 克勞斯法硫磺回收工藝的優(yōu)勢

首先，克勞斯法硫磺回收工藝具有操作靈活方便和彈性范圍大的優(yōu)點，而且熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械強度也很高，同時維修方便，裝置運行平穩(wěn)可靠，并能減少有害物質的排放，催化劑的使用壽命能多達10年左右；其次，克勞斯法對于硫磺的轉化效率和回收效率十分可觀，可以實現(xiàn)加工處理過程的連續(xù)周期運轉，同時副反應的現(xiàn)象能夠有效控制，最為關鍵的是可以滿足環(huán)保排放的標準要求；再次，克勞斯法對于酸性氣濃度不同范圍的適應能力較強，不僅可以滿足新建裝置設備，而且對于傳統(tǒng)裝置改造升級的情況也較為適合。同時三廢問題可以得到最大限度的降低和抑制?；诳藙谒狗ㄑb置適應性強的特點，因此廣泛應用于石化企業(yè)硫磺回收與尾氣處理環(huán)節(jié)；最后，相對來講克勞斯法的系統(tǒng)操作并不復雜，因此投資費用低，而且工藝流程也容易操控和管理。此外硫磺作為生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品的重要工業(yè)原料，其經(jīng)濟價值更為凸顯。

2 對克勞斯法硫磺回收工藝技術應用現(xiàn)狀與趨勢的探究

2.1 傳統(tǒng)克勞斯工藝

傳統(tǒng)克勞斯法的技術應用十分廣泛，且穩(wěn)定、成熟，簡單來講，其加工原理就是催化氧化制硫的過程。傳統(tǒng)克勞斯法是硫回收工藝流程的標準，其影響意義和深度很大。從目前石化工業(yè)的實際應用分析來看，傳統(tǒng)克勞斯工藝包含有三種改良型式，分別為：直流法、分流法和硫循環(huán)法。其中，直流法又稱部分燃燒法，即全部酸氣中烴類在反應爐內(nèi)完全充分燃燒，而硫化氫中1/3的部分要氧化為二氧化硫，進而將生成的二氧化硫與剩余的硫化氫在一定催化配比下進行轉化，以生成所需的的硫磺產(chǎn)品。而分流法是只是利用酸氣的1/3進入反應爐，之后剩余的酸氣與出口氣一同進入一級冷凝器，因此分流法不會產(chǎn)生成型的硫磺產(chǎn)品。

2.2 超級克勞斯工藝

隨著技術的衍變和更新，因此傳統(tǒng)克勞斯法硫磺回收工藝也在不斷與時俱進。超級克勞斯工藝就是技術升級和變形的重要代表，即在原有技藝的基礎上添加了一個超級克勞斯轉化器。轉化、冷凝、分硫、過程氣再熱是以往克勞斯技術的主要常規(guī)步驟，硫磺回收率一般在97%左右，而且受到熱力學平衡的限制，硫產(chǎn)率還容易出現(xiàn)降低，與此同時，硫醇等副產(chǎn)品也極易產(chǎn)生。通過超級克勞斯工藝的運用，解決了空氣和酸氣比例控制的難題，尤其是將硫化氫直接用于硫磺生產(chǎn)，這極大提升了硫磺的回收效率，相比于傳統(tǒng)工藝，總回收比例能提高2%以上。

2.3 克勞斯低溫、富氧和直接氧化工藝

首先，克勞斯低溫工藝是在低于硫露點的環(huán)境下進行操作的技術，其變革特點就是根據(jù)硫露點，進而調節(jié)轉化器操作溫度，因此廣泛用于硫回收，且回收效率很理想。然而低溫工藝的前期投資成本和后期操作費用也很高，同時比較適用于大型化酸氣處理回收；其次，傳統(tǒng)克勞斯工藝是以空氣作為催化劑，由于空氣中所含大量的氮氣，因此總硫回收率相對低一些。而克勞斯富氧工藝是以氧氣直接作為催化劑，不僅提升了設備的處理能力和效率，同時對于硫化氫含量的范圍也極為適應。由于氧氣成本較高，為了節(jié)約成本提升經(jīng)濟效益，因此要對技術持續(xù)改進，目前多以較低的富氧程度下進行處理加工；最后，克勞斯直接氧化工藝可以分為氣相氧化法和液相氧化法。由于常規(guī)克勞斯工藝中當硫化氫占有比例較低時，設備的溫度就會降低，從而影響了加工的深入進行，因此采用直接氧化工藝可以提升硫回收率，而且對于有機硫的去除效果也能達到55%—85%左右。

2.4 超優(yōu)克勞斯工藝

超優(yōu)克勞斯工藝實質上來說就是是對超級克勞斯工藝的進一步完善與改進，從而開發(fā)出來的新工藝。該工藝的核心改進在于最后一級反應器床層中增加了加氫還原催化劑，通過將二氧化硫轉化為硫與硫化氫后，實現(xiàn)了加氫還原催化的最佳效應。超優(yōu)克勞斯工藝的優(yōu)勢在于能夠面對進料量和反應器數(shù)量，從而實現(xiàn)硫磺回收的針對性處理，回收率可以達到99.5%以上。

總之，隨著我國石化工業(yè)的不斷發(fā)展，對硫原油煉制所產(chǎn)生的污染處理加工十分必要。與此同時，提升硫磺的回收質量和產(chǎn)能成為了未來克勞斯技術創(chuàng)新的重要目標。在國家構建節(jié)約型社會的新形勢下，如何實現(xiàn)硫磺回收與節(jié)能減排之間的相互協(xié)調，是確保石化企業(yè)能夠提升可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關鍵支撐。

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