硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用

藍(lán)蘭

摘 要：能源結(jié)構(gòu)對經(jīng)濟和社會的發(fā)展有重要的制約作用，該文進(jìn)行了硫回收工藝和技術(shù)在煤化工裝置中應(yīng)用的研討，認(rèn)為煤炭化工產(chǎn)業(yè)必須在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、資源開發(fā)、社會建設(shè)和環(huán)境改進(jìn)4個層面取得平衡，希望該研究為硫回收工藝在煤化工裝置的實際開發(fā)和利用提供參考。

關(guān)鍵詞：硫回收工藝 煤化工裝置 能源

中圖分類號：TQ54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0001-02

能源的結(jié)構(gòu)制約經(jīng)濟和社會的發(fā)展，我國“多煤少油”的能源特點和經(jīng)濟快速發(fā)展中能源需求大量增加的實際決定著煤炭能源的深層次利用和深度開發(fā)是整個國家和煤炭產(chǎn)業(yè)的重中之重。在煤化工企業(yè)快速發(fā)展的今天，要重視發(fā)展帶來的污染、危害、消耗等問題，要將煤炭資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)、有害物消除和新能源開發(fā)等環(huán)節(jié)做到深層次整合。從硫回收工藝、循環(huán)發(fā)展模式等新技術(shù)、新領(lǐng)域的應(yīng)用出發(fā)，有效提高煤化工設(shè)備和裝置科技含量，更有效地挖掘煤化工深層中傳統(tǒng)污染物、有害物的潛質(zhì)和資源性，形成煤化工新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)和技術(shù)模式，標(biāo)定可開發(fā)、可利用、可擴展的煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向。

1 Clause工藝

Clause工藝在硫回收領(lǐng)域中屬于常見、成熟的技術(shù)和工藝，Clause工藝的實質(zhì)是通過控制氧氣、硫化氫的比例，在調(diào)控燃燒溫度的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)負(fù)二價硫離子和正四價硫離子的中和，進(jìn)而形成單質(zhì)硫，達(dá)到硫回收的目的。Clause工藝實際應(yīng)用中由于沒有其他有害物質(zhì)產(chǎn)生而成為當(dāng)前硫回收的標(biāo)準(zhǔn)工藝，并且在煤化工領(lǐng)域形成了Clause工藝多層次利用的實際運用新工藝，通過多結(jié)構(gòu)和多級別的Clause工藝裝置實現(xiàn)了硫回收效果的保障。煤化工產(chǎn)業(yè)在Clause工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了階段劃分和溫度控制，通過對Clause工藝中冷凝器、反應(yīng)器和催化劑的調(diào)整，實現(xiàn)了Clause工藝的創(chuàng)新和延伸，形成了超級Clause工藝。超級Clause工藝的優(yōu)勢在于三級轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，通過添加超級Clause催化劑形成對煤化工廢氣的動力學(xué)控制，不但提高了脫硫工藝的可靠性和可操作性，同時通過特殊催化和氧化過程，實現(xiàn)了廢氣中硫的高效率回收。這些優(yōu)點使超級Clause工藝成為全球煤化工企業(yè)現(xiàn)有脫硫裝置的主要形式。超優(yōu)Clause工藝由荷蘭Jacbos公司在1978年申請專利，是Clause工藝和超級Clause工藝的進(jìn)一步發(fā)展。超優(yōu)Clause工藝與超級Clause工藝有著高度的相似性，但是在反應(yīng)容器的大小和催化劑的選擇上存在差異。超優(yōu)Clause工藝在前兩個反應(yīng)器中與Clause工藝一樣添加常規(guī)催化劑，而在第三個反應(yīng)器中添加了特異性的氧化劑和催化劑，實現(xiàn)了氧化催化，這不但可以提高脫硫的效果，而且還可以控制硫回收的整體成本。超優(yōu)Clause工藝具有高效率回收硫元素的功能，煤化工企業(yè)的實際應(yīng)用中超優(yōu)Clause工藝的回收效率可以達(dá)到99.6%以上，是當(dāng)前全球脫硫和硫回收裝置中較高效的新工藝。

2 Clinsulf-do工藝

Clinsulf-do工藝是林德公司于20世紀(jì)末開發(fā)的硫化工產(chǎn)業(yè)高效率的硫回收工藝技術(shù)，Clinsulf-do工藝主要是通過回收循環(huán)系統(tǒng)中的內(nèi)冷式轉(zhuǎn)化器進(jìn)行硫轉(zhuǎn)換和硫回收，Clinsulf-do工藝的催化劑采用clause催化劑，通過clause催化劑的催化氧化作用使反應(yīng)器內(nèi)混合氣體中的硫化氫變成單質(zhì)硫，進(jìn)而實現(xiàn)氣體的凈化和脫硫。Clinsulf-do工藝在實際應(yīng)用中會遇到溫度、壓力等外部環(huán)境的影響，因此在Clinsulf-do工藝使用中要注意外部條件的控制，通過Clinsulf-do設(shè)備大型化和調(diào)節(jié)Clinsulf-do設(shè)備外部環(huán)境來確保工藝的效率和質(zhì)量。同時Clinsulf-do工藝也會受到氣體成分、催化劑純度等內(nèi)部條件因素的影響，因此在Clinsulf-do工藝實施前要做好氣體的預(yù)處理，調(diào)節(jié)氣體的組成，優(yōu)化催化劑類型，提高Clinsulf-do工藝硫回收的效果和效率。由于在Clinsulf-do工藝具體應(yīng)用中反應(yīng)器內(nèi)的主要反應(yīng)為強加熱反應(yīng)，這樣能夠使更多的硫化氫轉(zhuǎn)化為硫，因此，要在Clinsulf-do設(shè)備中添加溫控子系統(tǒng)，這樣有利于設(shè)備保持溫度的穩(wěn)定，有利于Clinsulf-do工藝發(fā)揮出效率的優(yōu)勢。Clinsulf-do具有操作工藝方便、回收率高的特點，在我國長慶氣田等煤化企業(yè)中被投入使用，并取得了良好效果。

3 Soct工藝

Soct工藝和Clause工藝具有結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)上的一致性，特別是Clause工藝的裝置可以在Soct工藝實際操作中具體應(yīng)用，很多人將soct工藝看做是Clause工藝的變種。Soct工藝由化工企業(yè)開發(fā)，因此，Soct工藝一般應(yīng)用金屬鈷鉬合金作為催化劑，對Clause工藝產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行再次凈化、加工和回收，做到對煤炭有害氣體的深層次開發(fā)和利用。Soct工藝的實質(zhì)是通過加氫化合作用對煤化工尾氣中的一氧化硫、二氧化硫進(jìn)行處理，形成可以回收的硫化氫，再通過反應(yīng)容器和分離器對溶液進(jìn)行處理，提純硫化氫氣體，進(jìn)入到Clause工藝的鏈條。在Soct工藝實施過程中要控制催化劑種類和使用方法，針對不同硫回收目標(biāo)建立起催化劑選用的方案和策略。同時，Soct工藝應(yīng)用過程中要注意回收和加工的循環(huán)性，這是Soct工藝的優(yōu)勢，也是Soct工藝的客觀要求，要從Soct設(shè)備的體系方面入手進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，建立Soct工藝循環(huán)使用的新體系。當(dāng)前Soct工藝具有上下兼容的特點，因此Scot工藝可以和Clause工藝組成循環(huán)利用的煤化工脫硫新工藝體系。

4 生物脫硫工藝

自然界中一些微生物對硫元素有著特異的吸收、吸附、降解功能，20世紀(jì)80年代隨著生物脫硫反應(yīng)器的成熟，特異性微生物的硫回收作用得到有效利用，形成了硫回收工藝的新發(fā)展方向。生物脫硫工藝和技術(shù)基礎(chǔ)是生物對含硫物的生物活性，因此具有高效率、低污染、回收效率高等優(yōu)勢，特別是生物脫硫工藝中沒有添加劑、催化劑的應(yīng)用，這大大降低了硫回收過程中化學(xué)藥劑和廢棄物的二次污染風(fēng)險，并能形成循環(huán)往復(fù)的硫回收新形式。但是生物硫回收工藝還存在硫回收工操作復(fù)雜，硫回收生物反應(yīng)器尺寸過大，硫回收前期支出和費用偏高等實際困難。當(dāng)前生物脫硫工藝主要同濕法脫硫技術(shù)相互結(jié)合，通過酸性濕氣的注入，使生物分離器和反應(yīng)器中和酸堿度得到調(diào)整，有利于調(diào)整微生物硫回收的效率，減少硫回收中循環(huán)的步驟，形成生物脫硫和回收新工藝。

5 結(jié)語

煤炭化工產(chǎn)業(yè)要在企業(yè)發(fā)展、資源開發(fā)、社會建設(shè)和環(huán)境改進(jìn)4個大層面上取得平衡，這樣才能有效提升煤炭化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，做到對國際煤炭化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的有效適應(yīng)。當(dāng)前煤炭化工產(chǎn)業(yè)要在煤化工裝置的改造和性能提升上入手，有效將硫回收工藝有機而全面地嵌套在煤化工裝置改造和創(chuàng)新的過程之中，借鑒國外先進(jìn)煤化工裝置的技術(shù)優(yōu)勢，對煤化工裝置進(jìn)行現(xiàn)實性、持續(xù)性的改進(jìn)，使硫回收工藝得到進(jìn)一步實用化和工業(yè)化，推動煤化工裝置的自動化和無害化改造進(jìn)程，建立起煤炭化工產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的技術(shù)、工藝和體系平臺。

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