淺談硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用

何麗蓉 郭寧寧(陜西渭河彬州化工有限公司,陜西 咸陽(yáng) 713500)

淺談硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用

何麗蓉 郭寧寧(陜西渭河彬州化工有限公司,陜西 咸陽(yáng) 713500)

伴隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤化工產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目越來(lái)越多。煤化工產(chǎn)業(yè)在滿(mǎn)足社會(huì)建設(shè)發(fā)展要求的同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了較大的污染。將硫回收工藝應(yīng)用到煤化工裝置中，一方面能夠提升煤化工裝置應(yīng)用效率，另一方面能夠降低煤化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染?；诖?，本文研究了硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用。

硫回收工藝；煤化工；裝置；應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)發(fā)展對(duì)于煤炭資源的依賴(lài)性較高，并且我國(guó)小型煤化工企業(yè)處理硫尾氣方式多為固體吸收、直接燃燒兩種方式，在這樣的背景下，煤化工生產(chǎn)對(duì)于設(shè)備、成本投入、材料消耗量等都產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。在科技信息技術(shù)的影響下，應(yīng)用針對(duì)性的硫回收技術(shù)，在防止環(huán)境污染以及煤炭資源有效利用方面具有較為突出的作用。

1 克勞斯工藝

克勞斯工藝分為三個(gè)層次的工藝：常規(guī)克勞斯工藝、超級(jí)克勞斯工藝、超優(yōu)克勞斯工藝。其中常規(guī)的克勞斯工藝是當(dāng)前最為成熟的硫回收工藝，在化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，不同級(jí)別的常規(guī)克勞斯工藝所能夠?qū)崿F(xiàn)的硫回收率不同，其中二級(jí)克勞斯工藝的硫回收率小于96%，三級(jí)克勞斯工藝小于98%，四級(jí)克勞斯工藝小于98.15%；超級(jí)克勞斯工藝的反應(yīng)原理為：H2S+0.5O2→S+H2O-H2S+SO2、S+O2→SO2。該工藝分為高溫反應(yīng)段和催化反應(yīng)段。超級(jí)克勞斯工藝的應(yīng)用特點(diǎn)在于能夠應(yīng)用于設(shè)備裝置的改造與新建，并且在實(shí)際應(yīng)用中比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)用穩(wěn)定性強(qiáng)，單位能耗低，相應(yīng)的硫回收效率比較高。目前，全球約130多萬(wàn)臺(tái)裝置正在投入到煤化工裝置生產(chǎn)中。超優(yōu)克勞斯裝置工藝在床層中添加選擇性的加氫還原催化劑，該種工藝實(shí)際上是超級(jí)克勞斯裝置的升級(jí)版本，擁有了前兩個(gè)層次裝置技術(shù)的所有優(yōu)勢(shì)，并且在不增加投資的情況下，提升硫回收率。超優(yōu)克勞斯裝置將酸性氣體導(dǎo)入到反應(yīng)爐中經(jīng)過(guò)一級(jí)反應(yīng)器，對(duì)氣體進(jìn)行加氫催化處理，再經(jīng)過(guò)冷凝器冷卻，實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)，最終在為尾氣中產(chǎn)生硫磺[1]。

2 生物脫硫工藝

生物脫硫工藝從80年代初期開(kāi)始應(yīng)用，其借助化學(xué)反應(yīng)原理吸收脫硫之后的酸性氣體，從而實(shí)現(xiàn)脫硫工藝要求。具體的工藝是將脫硫之后的酸性氣體引入到分離器當(dāng)中，直接將氣體與液體不同狀態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行分離，避免混合狀態(tài)的產(chǎn)物對(duì)于設(shè)備造成腐蝕。然后將分離的氣體轉(zhuǎn)移到吸收塔內(nèi)部，經(jīng)過(guò)吸收塔分離出全部的硫化氫氣體。當(dāng)混合氣體進(jìn)行脫硫處理之后，還需要進(jìn)行脫碳處理，在脫碳系統(tǒng)中，液體能夠直接導(dǎo)入到閃蒸罐當(dāng)中，接下來(lái)進(jìn)入到火炬系統(tǒng)中。最后將火炬系統(tǒng)中的溶液返回到生物反應(yīng)器當(dāng)中，與空氣相互作用最后形成元素硫。為了使得硫制品被回收，需要應(yīng)用硫磺保障脫硫?yàn)槟酀{的形式[2]。

該種生物脫硫工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用，存在著一定的優(yōu)勢(shì)，最大的優(yōu)勢(shì)在于其化學(xué)反應(yīng)不需要應(yīng)用催化劑與氧化劑，在實(shí)際應(yīng)用中消耗的能源較少，也不會(huì)產(chǎn)生較多的化學(xué)廢棄物，并且易于控制。但是也存在著一定的缺點(diǎn)，即在實(shí)際操作中比較困難，反應(yīng)設(shè)備尺寸比較大。在未來(lái)，該種生物脫硫技術(shù)能夠與濕法脫硫技術(shù)相互結(jié)合，在煤化工生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用[3]。

圖一生物脫硫法流程圖

3 斯科特工藝

斯科特工藝產(chǎn)生于荷蘭皇家殼牌集團(tuán)，是一種比較先進(jìn)的硫回收工藝技術(shù)。該種裝置工藝在實(shí)際應(yīng)用中采用的是克勞斯裝置，應(yīng)用一種鈷—鉬型催化劑。具體的工藝是將裝置中所產(chǎn)生的尾氣如二氧化硫、有機(jī)硫化物、硫蒸氣等加氫催化轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后用脫硫溶劑回收硫化氫，經(jīng)再生送回克勞斯裝置。該工藝裝置具有一個(gè)資源回收系統(tǒng)，不僅能夠針對(duì)脫硫溶液進(jìn)行回收，還能夠?qū)崿F(xiàn)資源循環(huán)應(yīng)用。在斯科特工藝中，尾氣中殘硫含量甚低，對(duì)于環(huán)境的影響較低，因此可直接的排入到空氣中。該種工藝在實(shí)際應(yīng)用中具有較大的優(yōu)勢(shì)，不僅具有高的凈化度，還能夠提升硫的回收率。一般情況下，該種工藝所能實(shí)現(xiàn)的硫回收率能夠高達(dá)99%以上。但是該種工藝在實(shí)際應(yīng)用中的投入成本比較大，工藝流程比較復(fù)雜，比較適合大中型煤化工企業(yè)[4]。

4 Clinsulf-do工藝

Clinsulf-do工藝實(shí)際上一種直接催化氧化工藝技術(shù)，其核心是林德的內(nèi)冷式催化反應(yīng)器。在反應(yīng)器內(nèi)采用TiO2基催化劑選擇性地把H2S在低溫下直接氧化成硫，而不需要生成SO2，因此催化劑能在較寬的空氣比范圍內(nèi)操作，并對(duì)COS有較好的加氫活性。在Clinsulf-do工藝中，相應(yīng)的催化劑床層分為兩部分：1）入口處設(shè)置絕熱床；2）催化劑床層下設(shè)置冷卻盤(pán)管。

Clinsulf-do工藝具有操作簡(jiǎn)單、靈活、硫回收率高和裝置成本低等特點(diǎn)，主要用于低濃度的H2S的脫硫技術(shù)，目前，該種工藝在我國(guó)煤化工生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮出來(lái)了較好的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著化工生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，關(guān)于硫回收技術(shù)研究越來(lái)越深入。本文簡(jiǎn)單介紹了克勞斯工藝、生物脫硫工藝、斯科特工藝以及Clinsulf-do工藝四種硫回收工藝，并且研究了他們?cè)诿夯ぱb置中的應(yīng)用，希望相關(guān)的研究能夠?yàn)榛どa(chǎn)帶來(lái)幫助。

[1]趙中.Claus硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用[J].大氮肥,2012,04:229-232+242.

[2]霍學(xué)剛.硫回收工藝以及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)在煤化工裝置中的應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2016,10:6+12.

[3]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].西部煤化工,2012,02:20-23.

[4]汪家銘.超優(yōu)克勞斯工藝在煤化工硫回收中的應(yīng)用[J].甘肅石油和化工,2010,03:32-36+44.