煤化工項目硫回收工藝技術(shù)分析

李德龍 張瑤

摘 要：隨著社會的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們在物質(zhì)生活極大豐富的今天逐漸意識到生態(tài)環(huán)保對于人類生存的重要性。煤化工的大力發(fā)展在給人們物質(zhì)生活奠定保障的同時，也對環(huán)境造成了不可挽回的污染。本文基于煤化工裝置中硫回收工藝技術(shù)特點，介紹了克勞斯工藝、Clinsulf-do 工藝、斯科特工藝和生物脫硫工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用，并對其進(jìn)行了技術(shù)分析，以期推動硫回收工藝在煤化工裝置中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤化工;硫回收;工藝技術(shù)

引言

中國當(dāng)前處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的階段，對能源需求不斷增加，由于我國資源儲備煤多油少，因此對于煤炭能源的依賴度較高，煤化工企業(yè)發(fā)展迅速。但同時煤化工企業(yè)的大力發(fā)展又帶來了環(huán)境污染，當(dāng)前我國中小型煤化工企業(yè)處理硫尾氣通常采用直接燃燒和固體吸收兩種方法，既會對鍋爐造成腐蝕，操作費用高，又不能滿足環(huán)保要求。如何采用適合的硫回收技術(shù)，避免資源浪費和環(huán)境污染，成為了當(dāng)代煤化工企業(yè)發(fā)展的重要問題。

一、煤化工領(lǐng)域中硫回收裝置的特點

1.1 規(guī)模不夠龐大

就目前形勢來看，煉廠裝置的煉油能力以及天然氣能力都比較強，對此，硫回收裝置的規(guī)模也在日益增大，但相較于硫回收裝置而言，煤化工裝置的規(guī)模就相對較小，其硫磺的年產(chǎn)量最多也只有5萬噸左右。

1.2 酸性氣構(gòu)成較為復(fù)雜

首先，煤本身就是一個構(gòu)成較為復(fù)雜的物質(zhì)，這也直接導(dǎo)致了其產(chǎn)生的酸性氣構(gòu)成也較為復(fù)雜，其中甚至還包含著如木精、氰化氫等雜質(zhì)，這些物質(zhì)對于硫回收裝置的運行所帶來的影響不容小覷。

1.3酸性氣的濃度偏低且變化幅度較大

煤化工裝置酸性氣主要通過合成氣凈化而來，而天然氣凈化廠酸性氣則主要來自于醇胺，因此，氫硫酸的含量相對較低，大約只能維持在25% 左右，除此之外，酸性氣的濃度也不穩(wěn)定，時常會發(fā)生變化。

2 煤化工領(lǐng)域硫回收工藝種類

2.1克勞斯工藝

克勞斯工藝分為三個層次的工藝：常規(guī)克勞斯工藝、超級克勞斯工藝、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，其中二級克勞斯工藝的硫回收率小于96%，三級克勞斯工藝小于98%，四級克勞斯工藝小于98.15%;超級克勞斯工藝的反應(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。超級克勞斯工藝的應(yīng)用特點在于能夠應(yīng)用于設(shè)備裝置的改造與新建，并且在實際應(yīng)用中比較簡單，系統(tǒng)運用穩(wěn)定性強，單位能耗低，相應(yīng)的硫回收效率比較高。目前，全球約130多萬臺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，該種工藝實際上是超級克勞斯裝置的升級版本，擁有了前兩個層次裝置技術(shù)的所有優(yōu)勢，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)過一級反應(yīng)器，對氣體進(jìn)行加氫催化處理，再經(jīng)過冷凝器冷卻，實現(xiàn)氧化反應(yīng)，最終在為尾氣中產(chǎn)生硫磺[1]。

3.2生物脫硫工藝

生物脫硫工藝從80年代初期開始應(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)用硫磺保障脫硫為泥漿的形式。

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，最大的優(yōu)勢在于其化學(xué)反應(yīng)不需要應(yīng)用催化劑與氧化劑，在實際應(yīng)用中消耗的能源較少，也不會產(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，即在實際操作中比較困難，反應(yīng)設(shè)備尺寸比較大。在未來，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。

2.3 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資源回收系統(tǒng)，不僅能夠針對脫硫溶液進(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。該種工藝在實際應(yīng)用中具有較大的優(yōu)勢，不僅具有高的凈化度，還能夠提升硫的回收率。一般情況下，該種工藝所能實現(xiàn)的硫回收率能夠高達(dá)99%以上。但是該種工藝在實際應(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)。

2.4Clinsulf-do 工藝

Clinsulf-do工藝實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)置冷卻盤管。

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

三、硫回收工藝的選擇以及需要考慮的因素

3.1嚴(yán)格遵循環(huán)保的原則

我們必須意識到保護(hù)環(huán)境的重要性，任何企業(yè)或是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，都不能以破壞環(huán)境為代價，因此，在硫回收工藝的選擇上，一定要秉承保護(hù)環(huán)境，落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的原則，盡可能的選擇耗能低，污染小，利用率高的工藝設(shè)備。

3.2技術(shù)要求

要結(jié)合具體情況，進(jìn)行具體分析。從煤化工的一些特點出發(fā)，盡可能的選擇適合酸性氣濃度不高的工藝，這類工藝往往具有高彈性，對于成分較為復(fù)雜的氣體，處理起來也是游刃有余。另外，工藝的可靠性以及安全性也是不能忽視的，利用純氧燃燒系統(tǒng)等，可以從很大程度上提高工藝的安全可靠性。

3.3裝置投入的成本以及相關(guān)的操作費用

在硫回收工藝的比選上，除了要考慮到保護(hù)環(huán)境，技術(shù)處理等方面，還要進(jìn)行合理的成本預(yù)算評估，在保證尾氣排放達(dá)標(biāo)情況下，盡可能的降低成本預(yù)算，只有這樣，才能保證經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

四、結(jié)束語

綜上所述，為促進(jìn)我國煤化工行業(yè)技術(shù)革新，保障企業(yè)和資源環(huán)境和諧共存，煤化工企業(yè)應(yīng)積極主動進(jìn)行硫回收技術(shù)革新，保證尾氣排放符合我國檢測標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前全球硫回收工藝應(yīng)用于煤化工裝置的的種類較多，各具有優(yōu)勢和缺點，應(yīng)根據(jù)企業(yè)實際規(guī)模和經(jīng)濟(jì)能力，考慮當(dāng)?shù)刭Y源環(huán)境荷載力，選擇相應(yīng)的硫回收工藝技術(shù)。技術(shù)人員可以通過理論結(jié)合實踐的方式，吸收借鑒外國先進(jìn)技術(shù)，推動我國硫回收工藝在煤化工技術(shù)中的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海燕.硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊，2018，44（06）：17-18.

[2]李紅久.ABC控制系統(tǒng)在硫回收裝置中的應(yīng)用[J].燃料與化工，2017，48（05）：45-47.

[3]申磊.硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用探究[J].化工管理，2017（26）：54.

[4]靳方余.淺談硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用[J].化工管理，2017（20）：48.