硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用

武錦波

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)煤炭資源的利用需求量日益增加，而含硫尾氣的排放一直是困擾眾多化工企業(yè)的難題，本文就此展開(kāi)論述，首先介紹了我國(guó)煤炭化工裝置含硫尾氣的排放現(xiàn)狀，然后重點(diǎn)分析了當(dāng)前主流的四種硫回收工藝，最后對(duì)如何選擇合適的硫回收工藝進(jìn)行了探討，旨在為我國(guó)化工企業(yè)含硫尾氣的回收提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：硫回收;煤化工裝置;硫回收工藝

就我國(guó)煤化工企業(yè)排放含硫廢氣現(xiàn)狀而言，情形不容樂(lè)觀，目前，我國(guó)大多數(shù)中小型煤化工企業(yè)處理含硫尾氣的方式為固體吸收或者直接燃燒，然而這兩種工藝均對(duì)環(huán)境具有嚴(yán)重的影響，為此，我們應(yīng)該應(yīng)用針對(duì)性的硫回收工藝，在防止環(huán)境污染方面取得進(jìn)步，同時(shí)能夠保障煤炭資源有效的利用率，既環(huán)保又符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1 煤化工裝置含硫尾氣排放現(xiàn)狀

煤化工裝置生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的原煤材料，目前我國(guó)的原煤整體質(zhì)量不高，普遍存在硫含量高的問(wèn)題，所以在生產(chǎn)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)大量含硫的情況，如果回收不到位，會(huì)出現(xiàn)環(huán)境污染壓力增加的情況，進(jìn)而給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)新的壓力、負(fù)擔(dān)，更會(huì)給人們的生活帶來(lái)影響。隨著我國(guó)能源友好型社會(huì)構(gòu)建要求不斷提升以及環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提升，人們的環(huán)保意識(shí)水平得到了很好的強(qiáng)化，對(duì)于煤化工裝置的穩(wěn)定性、含硫尾氣的排放工作關(guān)注度更高。現(xiàn)階段，脫硫回收工藝技術(shù)類型較多，除了常見(jiàn)的生物脫硫技術(shù)以及克勞斯工藝等等，還有其他多種類型的工藝，通過(guò)進(jìn)一步研究相關(guān)工藝，可以實(shí)現(xiàn)高效回收，解決環(huán)境污染的問(wèn)題。

2 四種較為常見(jiàn)的硫回收工藝分析

煤化工裝置生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的硫回收工藝包括克勞斯、生物脫硫、斯科特等類型的技術(shù)，現(xiàn)分別探討如下。

2.1 克勞斯工藝

硫回收工藝中應(yīng)用比較普遍的工藝類型就是克勞斯工藝，該工藝的特征十分突出。首先，克勞斯工藝主要針對(duì)煤炭燃燒過(guò)程中的空氣、硫化氫比例控制，也就是說(shuō)，其通過(guò)控制燃燒空氣中的比例來(lái)達(dá)到脫硫的效果。所以，無(wú)論是從理論還是從實(shí)踐的角度上來(lái)看，克勞斯工藝都具有很好的生產(chǎn)匹配性，能夠解決硫回收的效率問(wèn)題。但是，在傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，容易出現(xiàn)熱力學(xué)平衡限制的問(wèn)題，必須保障酸值比例才能夠達(dá)到相應(yīng)的效果。相比于傳統(tǒng)克勞斯工藝，近些年來(lái)國(guó)內(nèi)許多企業(yè)開(kāi)始采取超級(jí)克勞斯工藝技術(shù)，該技術(shù)是在原技術(shù)的背景下進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)與優(yōu)化，采取氧化反應(yīng)方程來(lái)發(fā)揮其高溫反應(yīng)作用，達(dá)到催化反應(yīng)的效果。為了充分發(fā)揮出冷凝器的功效，在處理過(guò)程中可以對(duì)不同的階段進(jìn)行分段處理，所以其優(yōu)勢(shì)十分突出。一方面，該技術(shù)添加了新的催化劑，可以很好的匹配動(dòng)力控制的基本要求;另外一方面，由于對(duì)硫化氫的比例限制解除，所以可以確保工藝穩(wěn)定性，同時(shí)也可以兼顧生產(chǎn)的安全性問(wèn)題。值得注意的是，超級(jí)克勞斯工藝在應(yīng)用過(guò)程中十分契合國(guó)家相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，操作難度低、投資回報(bào)高等特征決定了該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在反應(yīng)器當(dāng)中添加一些常規(guī)的專用催化劑后，可以對(duì)主要的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，從而更好的滿足行業(yè)的發(fā)展需求。

2.2 生物脫硫工藝

生物脫硫工藝主要借助于自然界微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)硫回收工藝技術(shù)。隨著上個(gè)世紀(jì)80年代相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破，特異性的微生物實(shí)施硫回收逐漸成為行業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)。通過(guò)生物實(shí)施脫硫具有許多其他硫回收工藝不具備的優(yōu)勢(shì)，比如說(shuō)效率高、污染低等等。另外，由于借助于生物實(shí)施脫硫，所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中沒(méi)有添加催化劑以及添加劑，這樣一來(lái)可以很好的避免化學(xué)物質(zhì)帶來(lái)的二次污染問(wèn)題，同時(shí)也可以形成循環(huán)往復(fù)的新模式。但是，在實(shí)現(xiàn)生物硫回收過(guò)程中，還需要做好前期支出與費(fèi)用管理的問(wèn)題，畢竟該工藝技術(shù)的前期投入較大，技術(shù)的穩(wěn)定性與引入的資源具有密切的相關(guān)性，如果可以通過(guò)酸堿度平衡來(lái)維持微生物的生存環(huán)境，也許可以更好的發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，工藝流程圖如下圖1所示。

2.3 斯科特工藝

斯科特工藝是一種基于克勞斯裝置衍生出的硫回收工藝，該技術(shù)添加了新型的催化劑，通過(guò)新型催化劑的應(yīng)用來(lái)解決有機(jī)硫化物的問(wèn)題，可以采取脫硫溶液進(jìn)行脫硫處理。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，斯科特工藝技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，包括整體回收率較高、能源利用率高等特征。不過(guò)，該技術(shù)也存在一些缺陷與不足，包括前期需要復(fù)雜的管理流程，投資額較高，另外，其對(duì)于環(huán)境也具有一定的要求，所以常規(guī)中小企業(yè)生產(chǎn)中并不適應(yīng)這種工藝特征。

2.4 Clinsulf-DO工藝

Clinsulf-DO工藝最早由德國(guó)林德開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于內(nèi)冷式轉(zhuǎn)化器設(shè)備當(dāng)中，該技術(shù)的主要特征是使用成本較高，包括高溫高壓的蒸汽應(yīng)用以及設(shè)備的引入、維護(hù)成本均較高，盡管處理效率良好且穩(wěn)定性強(qiáng)，但是不太適應(yīng)我國(guó)國(guó)內(nèi)的硫回收工藝環(huán)境與需求，只能夠匹配大規(guī)模、現(xiàn)代化的生產(chǎn)企業(yè)。該技術(shù)能夠通過(guò)催化層的反應(yīng)熱來(lái)達(dá)到強(qiáng)放熱處理的效果，溫度接近硫的露點(diǎn)后，催化層的反應(yīng)選擇性會(huì)提升，此時(shí)絕熱反應(yīng)器的發(fā)熱效能也會(huì)相應(yīng)的增加。

3 煤化工裝置中硫回收工藝的選擇

硫回收工藝應(yīng)用于煤化工裝置，需要妥善處理好工藝選擇的問(wèn)題。根據(jù)上述分析，我們可以看到針對(duì)不同濃度的硫化氫進(jìn)行脫除時(shí)，需要的工藝流程與技術(shù)特征各不相同，同時(shí)成本與投資回報(bào)也存在明顯的差異。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段的硫回收工藝實(shí)施現(xiàn)狀來(lái)看，科研技術(shù)人員正在著力于研究適合我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的硫回收工藝，這些技術(shù)不但需要滿足創(chuàng)新性要求，同時(shí)也要達(dá)到國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，最好可以通過(guò)選擇性氧化技術(shù)配合直接氧化來(lái)彌補(bǔ)上述技術(shù)存在的缺陷與不足，提升硫回收工藝的實(shí)際操作效果。在上述分析中提到了克勞斯尾氣處理技術(shù)，該技術(shù)能夠達(dá)到我國(guó)的硫排放基本標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)技術(shù)成熟度較高，維護(hù)與運(yùn)行的成本較低，最重要的是，前期的設(shè)備投入成本不高，很好的適應(yīng)我國(guó)中小企業(yè)的生產(chǎn)需求。在應(yīng)用硫回收工藝過(guò)程中，需要考慮清楚三個(gè)方面的問(wèn)題：第一個(gè)問(wèn)題是國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求是否匹配。實(shí)際上，我國(guó)為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，正處于不斷提升環(huán)保建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的階段，這個(gè)階段硫磺生產(chǎn)設(shè)備都具有嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)與要求，檢驗(yàn)必須通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)才能夠繼續(xù)生產(chǎn);第二個(gè)問(wèn)題是技術(shù)的穩(wěn)定性問(wèn)題。實(shí)際上，生物脫硫技術(shù)相比于傳統(tǒng)脫硫技術(shù)具有更多的優(yōu)勢(shì)，從未來(lái)發(fā)展的角度上也會(huì)成為行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，但是，由于目前該技術(shù)的成熟度不高，可靠性不足，所以在實(shí)際生產(chǎn)中是否要應(yīng)用還需要進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后再定奪，所以成熟度、穩(wěn)定性也是硫回收工藝選擇的基礎(chǔ);第三個(gè)問(wèn)題是投資消耗的問(wèn)題，硫回收工藝的應(yīng)用是為了解決污染問(wèn)題，提升資源的利用效率，但是就本身產(chǎn)生的效益而言并不顯著，所以要想選擇科學(xué)應(yīng)用，提升硫回收工藝的應(yīng)用效果，就必須要考慮到投入產(chǎn)出的問(wèn)題，將投資費(fèi)用與消耗控制到最小，這樣才能夠更好的匹配生產(chǎn)環(huán)境，適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的客觀要求。

4 總結(jié)

總而言之，隨著煤炭使用量的增加，完善處理含硫尾氣流程刻不容緩，應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的固體吸收或者直接燃燒的硫處理方式，熟練掌握新型的煤化工裝置含硫尾氣的回收工藝，根據(jù)不同情形，選取相應(yīng)的回收工藝，如選擇克勞斯工藝、生物脫硫工藝、斯科特工藝或者Clinsulf-DO工藝等，從而最大程度上減少含硫尾氣對(duì)大氣的污染。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊小霞，吳鵬飛.克勞斯硫回收工藝尾氣排放問(wèn)題分析及解決方案[J].遼寧化工，2019，48（10）：1039-1041.

[2]侯曉強(qiáng).大型煤化工裝置硫回收系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用[J].河南化工，2019，36（07）：29-31.

[3]張亞維.煤化工裝置中的硫回收工藝和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)分析[J].化工管理，2019（12）：201-202.

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