淺談硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用

靳方余(兗州煤業(yè)榆林能化有限公司,陜西榆林719000)

淺談硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用

靳方余(兗州煤業(yè)榆林能化有限公司,陜西榆林719000)

煤化工行業(yè)的發(fā)展在給人們生活提供極大便利的同時(shí)，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。其中，硫元素在其中具有重要影響。因此，本文重點(diǎn)就硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)論述。

硫回收工藝；煤化工裝置；應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，對于能源的需求越來越大。而我國在對能源的應(yīng)用中，主要是運(yùn)用大量的煤炭資源、一定數(shù)量的石油。在這樣的能源應(yīng)用格局下，其中，大量的中小煤化工企業(yè)沒有對硫元素進(jìn)行有效性吸收和處理，不具有良好的安全環(huán)保要求。因此，本文針對硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用進(jìn)行研究，希望為煤化工企業(yè)進(jìn)行硫回收提供有效性借鑒。

1 克勞斯工藝

克勞斯工藝是當(dāng)前一種較為成熟的脫硫工藝，在眾多的煤化工企業(yè)中廣泛性應(yīng)用。具體來講，第一，常規(guī)性的克勞斯工藝主要是對煤炭燃燒中空氣和硫化氫的比例進(jìn)行合理化控制，最終保證硫化氫和二氧化硫的比例為2:1?？藙谒构に嚪磻?yīng)的化學(xué)方程式為：H2+So2_3/nSn+2h2O。這種方式從理論上來講，具有非常高的硫回收效率。但是，這種傳統(tǒng)類型的克勞斯工藝具有較大局限性，即操作中無法對克勞斯工藝反應(yīng)熱力學(xué)平衡進(jìn)行限制，充分保障酸性比例值。

第二，超級(jí)克勞斯工藝。超級(jí)克勞斯工藝是對傳統(tǒng)應(yīng)用的克勞斯工藝進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。其主要應(yīng)用的氧化反應(yīng)方程式為：H2S+0.5O2生成為S+H2O-H2S+SO2和S+O2—SO2。在此過程中，主要有2個(gè)催化反應(yīng)段和1個(gè)高溫反應(yīng)段，充分發(fā)揮出冷凝器作用，在處理流程中將每一個(gè)階段的硫帶走。這種技術(shù)方式與傳統(tǒng)方式相比具有以下的特點(diǎn)。首先，在三級(jí)轉(zhuǎn)換器中添加了超級(jí)克勞斯催化劑，具有良好的動(dòng)力控制特征。其次，沒有對H2S和SO2進(jìn)行嚴(yán)格限制，保障了應(yīng)用工藝的穩(wěn)定性和安全性，可以對硫進(jìn)行良好回收。最后，這種方式應(yīng)用的裝置具有良好的穩(wěn)定性、操作簡單、投資低、無三廢，完全符合國家有關(guān)方面的規(guī)定，已經(jīng)有130多萬臺(tái)裝置在全世界眾多煤化工企業(yè)中進(jìn)行了運(yùn)用。

第三，超優(yōu)克勞斯工藝。這種工藝主要是對現(xiàn)有的超級(jí)克勞斯工藝升級(jí)，提升應(yīng)用的質(zhì)量和水平，保障應(yīng)用的安全性，未來具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。比如：超優(yōu)克勞斯工藝具有3個(gè)反應(yīng)器。在前2個(gè)反應(yīng)器中添加常規(guī)類型的克勞斯催化劑、在第3個(gè)反應(yīng)器中添加選擇性的氧化催化劑。在主要應(yīng)用床層中添加必要的選擇性氫還原催化劑。這種技術(shù)方式，通過對主要設(shè)備部件、添加原料進(jìn)行科學(xué)配置，在不增加投資的情況下，可以將硫回收率提高到99.5%到99.7%。從應(yīng)用情況來講，目前全球已經(jīng)有10多套超優(yōu)克勞斯工藝裝置投入了應(yīng)用[1]。（其主要應(yīng)用流程從圖一中體現(xiàn)）

2 Clinsulf-do工藝

Clinsulf-do工藝主要是通過對內(nèi)冷式轉(zhuǎn)換器和常規(guī)克勞斯催化劑進(jìn)行有效性應(yīng)用，進(jìn)行硫回收。這種方式在具體應(yīng)用中，在H2S處于低溫下進(jìn)行反應(yīng)器中催化劑的運(yùn)用，直接進(jìn)行硫處理。通過在入口處設(shè)置必要的絕熱床、將冷卻管放置在催化劑床層的下方。通過這樣的配置方式，加強(qiáng)了反應(yīng)器中加熱反應(yīng)力度，可以將更多的硫化氫轉(zhuǎn)化為硫元素。Clinsulf-do工藝具有回收率高、操作工藝便捷等方面的特征，目前已經(jīng)在我國的長慶氣田等煤化企業(yè)中進(jìn)行了應(yīng)用，并且發(fā)揮出了重要價(jià)值[2]。

圖一：克勞斯工藝應(yīng)用流程圖

3 斯科特工藝

斯科特工藝主要是有效性的應(yīng)用克勞斯裝置，對于一種鈷-鉬類型的催化劑進(jìn)行應(yīng)用，通過在克勞斯裝置尾氣中的有機(jī)硫化物、二氧化硫中加入氫元素催化成硫化氫，然后對脫硫溶液進(jìn)行有效性運(yùn)用，回放到克勞斯裝置內(nèi)，進(jìn)行資源的循環(huán)利用。斯科特工藝在具體的應(yīng)用中具有回收后尾氣含硫量少、可以向空氣中進(jìn)行直接性排放的特點(diǎn)，具有較高的應(yīng)用水平，總硫回收率可以達(dá)到99.8%。但是，這種方式也存在明確的缺點(diǎn)，即投資比例大、流程較為復(fù)雜、對于周邊環(huán)境的要求較高，只能在大中型煤化企業(yè)中應(yīng)用[3]。

4 生物脫硫工藝

生物脫硫工藝起源于上個(gè)世紀(jì)80年代。其主要的操作流程為：將脫硫后的氣體引入到分離器中，將氣體中含有的液體進(jìn)行有效性分離，對吸收塔中的弱堿性溶液進(jìn)行吸收，最終形成為硫化氫物質(zhì)，使得脫硫后的其它部分進(jìn)入到脫碳系統(tǒng)中進(jìn)行有效反應(yīng)，最終向空氣中排出。這種技術(shù)工藝的優(yōu)勢在于，不需要運(yùn)用氧化劑和催化劑，不需要對化學(xué)廢棄物進(jìn)行處理，具有污染少、低能耗、硫回收高的特征。但是，這種工藝處理方式也具有明顯的缺點(diǎn)，即投資成本高、操作的流程復(fù)雜，需要操作人員具有很高的技術(shù)水平，對于應(yīng)用的周邊環(huán)境要求條件苛刻。從未來發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，生物脫硫工藝會(huì)和濕法脫硫技術(shù)進(jìn)行有效性結(jié)合，提升應(yīng)用的質(zhì)量和水平，保障脫硫環(huán)境的安全，具有良好的效益和價(jià)值[4]。

5 結(jié)語

本文針對硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用進(jìn)行研究，有利于煤化企業(yè)加強(qiáng)對先進(jìn)硫回收工藝技術(shù)的應(yīng)用，保障企業(yè)尾氣排放達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，降低對環(huán)境污染程度，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打好基礎(chǔ)。

[1]宋翔.硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備,2015,12:87-89.

[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].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2016,10:6+12.