導(dǎo)語(yǔ)：煤化工項(xiàng)目硫回收工藝技術(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及工業(yè)化進(jìn)程的不斷開展，新時(shí)期人們對(duì)煤炭、石油等能源的需求量越來(lái)越大，雖然我國(guó)煤炭資源比較豐富，但是石油儲(chǔ)備有限，為進(jìn)一步滿足人們生產(chǎn)生活的需要，當(dāng)前我國(guó)加快了發(fā)展煤炭和石油產(chǎn)業(yè)的步伐。隨著煤化工項(xiàng)目的開展，其在滿足人們基本需要和社會(huì)建設(shè)需要的同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是含硫尾氣的大量排放嚴(yán)重污染大氣環(huán)境和影響人身體健康，不利于綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此如何高效回收硫資源已成為當(dāng)前煤化工項(xiàng)目發(fā)展過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題。通過(guò)簡(jiǎn)析煤化工項(xiàng)目硫回收特點(diǎn)，分析硫回收工藝技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行比較，提出煤化工項(xiàng)目應(yīng)用硫回收工藝的注意要點(diǎn)，以不斷提升煤化工裝置的應(yīng)用效率，有效降低環(huán)境污染問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：煤化工項(xiàng)目；硫回收工藝；技術(shù)分析

近年來(lái)全球氣候變化明顯，環(huán)境污染問(wèn)題逐漸被重視，我國(guó)也提出了綠色可持續(xù)發(fā)展理念。為更好地保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類賴以生存的環(huán)境，當(dāng)前很多化工企業(yè)已經(jīng)開始采用凈化技術(shù)來(lái)對(duì)煤化工項(xiàng)目產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行處理[2]，以使其達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，降低對(duì)環(huán)境的污染和影響，不斷實(shí)現(xiàn)煤化工項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。

1煤化工項(xiàng)目硫回收特點(diǎn)

1.1裝置規(guī)模偏小

新時(shí)期煉廠裝置的煉油能力和天然氣裝置發(fā)展已得到很大提升，硫回收裝置的規(guī)模也越來(lái)越大，硫黃產(chǎn)量能達(dá)到50~250kt/a。但是煤化工項(xiàng)目的裝置規(guī)模偏小，其耗煤量雖然較少，但是其產(chǎn)硫量也較低，一般硫黃產(chǎn)量在10~30kt/a。

1.2酸性氣濃度復(fù)雜且偏低

由于煤炭資源的成分復(fù)雜，因此在經(jīng)過(guò)硫回收之后產(chǎn)生的酸性氣體組成也比較復(fù)雜，除常見(jiàn)的烴類、有機(jī)硫之外還有甲醇、氰化氫等物質(zhì)。當(dāng)前我國(guó)煤化工項(xiàng)目的空氣凈化技術(shù)一般為低溫甲醛法和NHD法凈化技術(shù)，其排出的酸性氣濃度較低，一般只有20%~30%，但如果不能及時(shí)處理不僅會(huì)縮短催化劑的使用壽命，造成硫黃產(chǎn)品質(zhì)量不合格，還會(huì)將催化劑床層堵死，影響裝置的正常運(yùn)行。

1.3酸性氣濃度波動(dòng)

大煤炭資源種類多樣，經(jīng)過(guò)煤化項(xiàng)目之后產(chǎn)生的含硫原料氣即酸氣成分也不同，其濃度波動(dòng)大，并且變化范圍遠(yuǎn)超于其他石化領(lǐng)域，因此其對(duì)操作要求較高。1.4氧氣充分氫源不足煤化項(xiàng)目不具備大型的制氫單元裝置，因此其氫源不足，但是具有的空分裝置會(huì)使得氧氣供應(yīng)充足，能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒完全，并經(jīng)過(guò)反應(yīng)之后生成氮?dú)?，因此根?jù)煤化工項(xiàng)目的這一特點(diǎn)可以采用富氧燃燒工藝。

2硫回收工藝技術(shù)分析

2.1克勞斯及克勞斯延伸工藝

2.1.1原始克勞斯工藝克勞斯工藝是利用低溫甲醇來(lái)對(duì)酸性氣體進(jìn)行處理，可以將硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，其中一部分硫化氫與氧氣燃燒產(chǎn)生二氧化硫，大部分硫化氫和二氧化硫在溫度適宜的環(huán)境下經(jīng)過(guò)催化劑的催化作用之后會(huì)產(chǎn)生硫黃，但是其二氧化硫在發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程中也會(huì)有許多副反應(yīng)?？藙谒构に嚥僮骱?jiǎn)單，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和改良之后可以分為直流法、分流法和直接氧化法，主要工藝是通過(guò)控制煤化工裝置中硫化氫與氧氣的比例，使其彼此之間發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的二氧化硫經(jīng)過(guò)催化劑作用與硫化氫氣體發(fā)生催化反應(yīng)之后產(chǎn)生硫黃，其中分流法不能直接生成硫黃制品，而是有2/3的酸性氣體會(huì)和出口氣共同通入冷凝器進(jìn)行冷凝。通過(guò)二級(jí)克勞斯工藝，理論硫黃的回收率在92%左右，通過(guò)三級(jí)克勞斯工藝，理論的硫黃回收率可達(dá)到98%，因此克勞斯硫黃回收工藝已成為運(yùn)用最為廣泛的工藝之一。2.1.2超級(jí)克勞斯工藝超級(jí)克勞斯工藝是在原始克勞斯工藝的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化生成的，其增設(shè)了1個(gè)超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器，可以有效解決酸性氣體與空氣配比較難的問(wèn)題。超級(jí)克勞斯工藝包括1個(gè)高溫反應(yīng)和3個(gè)催化反應(yīng)，催化劑分為常規(guī)催化劑和超級(jí)克勞斯催化劑，不需要有太多額外的投入，便可以提高硫的回收率，使其達(dá)到99%，相比傳統(tǒng)克勞斯工藝能夠提升2%以上的硫黃回收比。2.1.3克勞斯低溫、富氧和直接氧化工藝克勞斯低溫工藝是在低于硫露點(diǎn)的溫度條件下適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)化器的溫度對(duì)其進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)作業(yè)，但是其在前期需要增加冷凝設(shè)備，因此經(jīng)濟(jì)成本較大；克勞斯富氧工藝是以氧氣作為催化劑來(lái)完成對(duì)硫的回收，其可以適應(yīng)大范圍的硫化氫濃度，能夠提升硫回收效率，但在實(shí)際操作過(guò)程中氧氣的成本過(guò)高，因此其不適合大面積推廣使用；直接氧化工藝可以分為氣相和液相氧化法，其不會(huì)因硫化氫占比過(guò)低就對(duì)后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生不良影響，因此其能夠有效提高硫回收率。2.1.4超優(yōu)克勞斯工藝超優(yōu)克勞斯工藝包括一個(gè)高溫段和3個(gè)反應(yīng)段，高溫段是利用硫化氫燃燒爐和廢熱鍋爐，讓1/3的硫化氫發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化硫，剩余的硫化氫與二氧化硫在催化劑作用下生成硫黃，然后在反應(yīng)器床層中加入加氫還原催化劑，通過(guò)完成催化加氫反應(yīng)將克勞斯尾氣中的二氧化硫還原成硫化氫和單質(zhì)硫，最后一個(gè)反應(yīng)段是通過(guò)注入過(guò)量的空氣，使剩余的硫化氫全部發(fā)生氧化反應(yīng)最終生成單質(zhì)硫。超優(yōu)克勞斯工藝不需要單獨(dú)完成制氫過(guò)程，其利用反應(yīng)本身產(chǎn)生的氫氣就可以實(shí)現(xiàn)，并且不需要對(duì)過(guò)程氣進(jìn)行升溫或者降溫，也不需要對(duì)硫化氫使用溶劑進(jìn)行吸收，相比原始克勞斯工藝該工藝具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且對(duì)硫的回收率較高，能夠達(dá)到99.5%以上，可以更好地滿足國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

2.2斯科特工藝

斯科特工藝在實(shí)際應(yīng)用中采用的是克勞斯裝置，通過(guò)鈷-鉬催化劑，將其中的二氧化硫、有機(jī)硫化物等經(jīng)過(guò)加氫催化轉(zhuǎn)換成硫化氫，再經(jīng)過(guò)使用脫硫溶劑進(jìn)行脫硫處理回收硫化氫，之后再將產(chǎn)生的物質(zhì)重新放入到克勞斯裝置中，能夠保證硫的回收率，使尾氣中的硫含量有效降低，可以減輕對(duì)環(huán)境的影響，并將其直接排放到大氣中。斯科特工藝是一種比較先進(jìn)的硫回收工藝技術(shù)，具有資源回收系統(tǒng)的功效，能夠回收脫硫溶液實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)應(yīng)用，且具有較高的凈化度，可以達(dá)到99%以上的硫回收率，但是其工藝流程和操作過(guò)程比較煩瑣，經(jīng)濟(jì)投入成本較高，目前比較適合對(duì)環(huán)保要求較高或者大中型煤化工企業(yè)使用。

2.3生物脫硫工藝

生物脫硫工藝是通過(guò)生物法或鐵變價(jià)法將堿液再生，主要是將經(jīng)過(guò)處理之后產(chǎn)生的酸性氣體分離出液體，避免混合物狀態(tài)的產(chǎn)物對(duì)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)反方向接觸吸收塔中的弱堿性溶液，可以將絕大部分硫化氫進(jìn)行吸收處理，并且將殘余物質(zhì)進(jìn)入到脫碳系統(tǒng)中，而液體直接進(jìn)入閃蒸罐中，最后將火炬系統(tǒng)中的溶液返回到生物反應(yīng)器中，并與空氣相互作用形成元素硫，而硫黃將以泥漿的形式被抽出，可以用來(lái)制作簡(jiǎn)單的硫黃工藝品。生物脫硫技術(shù)的工藝操作簡(jiǎn)單，不要求硫化氫濃度，回收率極高，可達(dá)到99.99%以上，并且可直接處理硫化氫濃度很低的合成器，不需要其他添加劑成分的使用，能夠降低硫回收中化學(xué)藥劑的二次污染風(fēng)險(xiǎn)，但是其再生反應(yīng)器的尺寸較大，操作成本較高，所以其覆蓋面狹窄，只適用于硫黃產(chǎn)量較小的裝置。

3硫回收工藝技術(shù)比較

3.1克勞斯延伸工藝

克勞斯工藝在很多煤化工企業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，其在生產(chǎn)硫回收過(guò)程中具有操作工藝簡(jiǎn)單，成本較低、酸性氣濃度適應(yīng)范圍較廣等優(yōu)勢(shì)。另外該反應(yīng)的催化劑使用壽命較長(zhǎng)，可達(dá)到10a左右，而克勞斯裝置的復(fù)雜程度較低，升級(jí)改造和維修保養(yǎng)都比較方便，能夠有效降低煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入成本，該反應(yīng)的化學(xué)穩(wěn)定性較高、硫回收率和轉(zhuǎn)化率也較高，并且只要有效控制硫化氫和二氧化硫之間的比值，提高轉(zhuǎn)化器中硫化劑的活性，就能夠進(jìn)一步保障硫黃的回收率。當(dāng)前克勞斯延伸工藝的硫黃回收率基本達(dá)到99.4%以上，能夠有效降低向大氣中排放的硫化物含量，減輕對(duì)環(huán)境的污染，可以滿足當(dāng)前越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并且擁有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的推廣使用價(jià)值。

3.2斯科特工藝

斯科特工藝的工藝原理是還原—吸收—再生，其硫回收率能夠達(dá)到99.7%以上，但是其需要使用適當(dāng)溶劑來(lái)對(duì)其進(jìn)行加工處理。斯科特工藝具有較高的操作彈性，能夠?qū)⒁?guī)模和環(huán)境效益與投資效益結(jié)合得較好，是一種發(fā)展速度較快的硫回收工藝。但是其具有操作過(guò)程復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)成本較高等缺點(diǎn)，比較適合大型石化項(xiàng)目，當(dāng)前被廣泛應(yīng)用在天然氣化工領(lǐng)域。

3.3生物脫硫工藝

生物脫硫工藝回收的硫黃產(chǎn)品中有60%左右的固態(tài)硫黃餅，純度為96%左右，將其再漿化和二次離心脫水之后可變成純度為99%的固態(tài)硫黃餅，其工藝流程操作簡(jiǎn)單，占地面積較少，使用化學(xué)溶劑最少，工藝安全可靠，操作彈性大，硫回收率較高，可以直接處理硫化氫濃度較低的尾氣，并且直接達(dá)到商業(yè)銷售標(biāo)準(zhǔn)，但是其操作成本較高，因此其推廣范圍較小，適用于小規(guī)模硫黃裝置。

4煤化工項(xiàng)目應(yīng)用硫回收工藝注意要點(diǎn)

4.1確保技術(shù)可靠

煤化工企業(yè)都具有自身的生產(chǎn)特點(diǎn)，一般煤化工企業(yè)的酸氣主要為硫化氫，其濃度在20%~30%，單一使用空氣無(wú)法保證其平穩(wěn)燃燒，因此需要針對(duì)煤化工企業(yè)實(shí)際發(fā)展情況合理選擇具有較高穩(wěn)定性、可操作性和安全性的硫回收工藝，使其能夠適應(yīng)低酸性氣濃度以及具有高彈性范圍，能夠處理復(fù)雜氣體的硫回收工藝，并且工藝故障保護(hù)連鎖應(yīng)該貼合實(shí)際，以確保裝置的合理使用，降低操作風(fēng)險(xiǎn)性，如富氧燃燒系統(tǒng)、甲醇預(yù)處理系統(tǒng)等。

4.2滿足環(huán)保要求

硫回收工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新目的是為有效控制和降低大氣中硫物質(zhì)的排放含量，以滿足人們生產(chǎn)生活需要的同時(shí)有效保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境和人們的身體健康。因此煤化工企業(yè)在選擇硫回收工藝時(shí)，必須要滿足新時(shí)期國(guó)家對(duì)新建硫黃生產(chǎn)裝置和企業(yè)的排放要求GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，使其不斷適應(yīng)未來(lái)綠色可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，最終促進(jìn)煤化工企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

4.3經(jīng)濟(jì)投入較低

滿足國(guó)家環(huán)保要求以及確保其技術(shù)可靠之后，需要考慮硫回收工藝的經(jīng)濟(jì)投入成本，盡量降低裝置的投資和操作使用維修費(fèi)用，以最大限度提高煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)如果主裝置沒(méi)有醇胺吸收單元?jiǎng)t要盡量避免引入新的溶劑吸收系統(tǒng)，以降低煤化工企業(yè)的操作復(fù)雜性，不斷提高硫回收效率。

5結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)的硫回收工藝種類較多，發(fā)現(xiàn)不同回收工藝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而其中的克勞斯延伸工藝具有相對(duì)廣泛的使用前景。因此為有效降低經(jīng)濟(jì)成本，提高硫回收率，煤化工企業(yè)在進(jìn)行硫回收工藝選擇過(guò)程中要積極采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和污染控制技術(shù)，加強(qiáng)引進(jìn)技術(shù)的吸收和轉(zhuǎn)化，以不斷開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的硫回收工藝，最大限度降低尾氣中硫化污染物的排放，實(shí)現(xiàn)硫黃回收和節(jié)能減排目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而滿足我國(guó)煤化工企業(yè)的發(fā)展需求。

參考文獻(xiàn)

[1]許清鑫.克勞斯法硫黃回收工藝技術(shù)探討[J].化工管理，2020（27）：98-99.

[2]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.

作者：趙煜 單位：北京石油化工工程有限公司西安分公司