摘要：當(dāng)前我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷加快，富氧克勞斯工藝技術(shù)得到了快速的發(fā)展，該項(xiàng)工藝技術(shù)實(shí)際的操作彈性比較大成本投資較低，可以大幅度提升裝備的工作效率以及生產(chǎn)能力。本文重點(diǎn)介紹了克勞斯硫磺回收工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，然后重點(diǎn)探討了該項(xiàng)技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)以及在使用過程中存在的技術(shù)性問題，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了有效的分析，對(duì)硫磺回收工藝技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展起到了重要的保障。

關(guān)鍵詞：硫磺回收；富氧克勞斯；工藝運(yùn)用

在煉油企業(yè)尾氣凈化當(dāng)中，通常情況下使用克勞斯進(jìn)行硫磺回收，在高硫原油煉制當(dāng)中產(chǎn)生的酸性氣中硫化氫濃度較高，并且硫元素含量相對(duì)較大的時(shí)候，通常采用的是二級(jí)克勞斯加SCOT尾氣處理技術(shù)，這種處理技術(shù)屬于一條比較科學(xué)和有效的處理方法，并且在經(jīng)濟(jì)方面的投資也比較合理，但是在實(shí)施的過程當(dāng)中仍然存在以下幾個(gè)方面的問題，首先在常規(guī)的克勞斯組燃料爐的供風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中，普遍采用的是空氣，大量的氮?dú)膺M(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)部，加大了在反應(yīng)過程當(dāng)中的氣體流失率，對(duì)反應(yīng)過程當(dāng)中的氣體濃度進(jìn)行一定的稀釋，造成了設(shè)備當(dāng)中的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不斷降低，同時(shí)為了最大程度上可以滿足工廠的生產(chǎn)和相關(guān)操作，必須要設(shè)定充足大的設(shè)備類型，對(duì)管線的尺寸和設(shè)備的投資量都進(jìn)行了提升，其次在常規(guī)的反應(yīng)容器當(dāng)中，通過高溫催化劑條件下實(shí)現(xiàn)了一種平衡可逆反應(yīng)，該反應(yīng)過程當(dāng)中需要對(duì)產(chǎn)物當(dāng)中的硫元素進(jìn)行徹底去除。

1.富氧克勞斯工藝技術(shù)的發(fā)展

富氧克勞斯屬于克勞斯工藝的一種變體形態(tài)和常規(guī)的克勞斯主要存在的差異性是，主燃料當(dāng)中的供風(fēng)所采用的富氧空氣或者是純氧氣其中主要的反應(yīng)原理，以及常規(guī)的富氧克勞斯工藝相同，富氧克勞斯反應(yīng)過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生一定量的硫磺，由于原材料當(dāng)中的氣體和組成成分當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生比較大的波動(dòng)，常規(guī)的富氧克勞斯操作會(huì)反應(yīng)困難，克勞斯可以為其提供出比較靈活的操作以及充足的生產(chǎn)能力。同時(shí)還可以有效的降低裝置當(dāng)中整體的投資和能源的消耗量，所以說克勞斯最初需要對(duì)硫磺回收的裝置的改造，尤其是針對(duì)煉廠在早期投入到的克勞斯裝置，基本上都是對(duì)于硫磺進(jìn)行回收的設(shè)備以及擴(kuò)大生產(chǎn)的改造設(shè)備。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在最近幾年的發(fā)展過程當(dāng)中還存在一些全新的設(shè)備直接采用了克勞斯。

2. 富氧克勞斯的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1降低過程氣量、提高效率和裝置生產(chǎn)能力

富氧克勞斯工藝采用的是富氧空氣來代替常規(guī)的空氣來進(jìn)行反應(yīng)，在催化轉(zhuǎn)化過程當(dāng)中，內(nèi)部的氣體含量不斷降低，這種反應(yīng)方式不單有效節(jié)約了能源消耗，同時(shí)在處理能力上也得到了較大幅度的提升，降低下游尾氣的處理裝置當(dāng)中的負(fù)荷。在反應(yīng)過程當(dāng)中，因?yàn)檩斎氲较到y(tǒng)當(dāng)中的氮?dú)夂坎粩嘟档停鄬?duì)應(yīng)在尾氣的排出量上，氮化物也會(huì)相對(duì)應(yīng)的減少，對(duì)環(huán)境的保護(hù)非常有效。通過實(shí)際的反應(yīng)過程進(jìn)行分析，在不同的富氧程度以及對(duì)反應(yīng)裝置的處理能力上屬于一種正比增加的關(guān)系，比如采用富氧技術(shù)來對(duì)酸性氣體進(jìn)行處理，在反應(yīng)過程當(dāng)中氣體的含量會(huì)大幅度的降低，對(duì)應(yīng)所需要的設(shè)備尺寸也會(huì)慢慢減少，在不同的富氧條件下，設(shè)備尺寸的關(guān)系尤為明顯，如果設(shè)計(jì)相同處理能力的反應(yīng)設(shè)備，并且采用高濃度的富氧設(shè)備。通常情況下所需要的設(shè)備常規(guī)尺寸只需要一半左右，除去了制氧單元系統(tǒng)的資源投資，可以節(jié)約將近35%的設(shè)備經(jīng)濟(jì)投資量，同時(shí)全新的反應(yīng)設(shè)備運(yùn)輸更加的方便。

2.2增加H2S在燃燒爐內(nèi)直接轉(zhuǎn)化成硫的轉(zhuǎn)化率

使用富氧空氣來替代常規(guī)的空氣，反應(yīng)燃燒爐內(nèi)部的溫度會(huì)不斷升高。隨著富氧程度的不斷提升，反應(yīng)速度也在不斷的加快，燃燒爐內(nèi)部的溫度隨著富氧程度的上升而上升，內(nèi)部反應(yīng)溫度的不斷提高，硫化氫的裂解反應(yīng)程度明顯加強(qiáng)，硫化氫裂解吸熱反應(yīng)可以吸收反應(yīng)過程當(dāng)中一部分的熱量，這樣可以有利于降低反應(yīng)設(shè)備當(dāng)中的環(huán)境溫度，同時(shí)硫化氫裂解反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣在尾氣處理系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行加氫還原是非常有效的。除此之外，硫化氫的裂解反應(yīng)不消耗氧氣，所以說隨著硫化氫裂解反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成硫化物的幾率會(huì)大大提升，進(jìn)而降低了硫磺回收裝置所需要的氧氣含量。

2.3有利于降低過程氣中有機(jī)硫的含量

在常規(guī)的克勞斯反應(yīng)過程當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生一系列的負(fù)反應(yīng)生成的克勞斯SOC和克勞斯CS2。其內(nèi)部進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)化或者是進(jìn)行吸收，但是因?yàn)閷?shí)際的操作溫度通常情況下都低于最低優(yōu)化溫度，或者是催化劑產(chǎn)生失活等方面因素的影響，仍然會(huì)造成一部分的硫化氫損失，在極端的情況下，因?yàn)榭藙谒筍OC和克勞斯CS2所造成的硫回收率不能超過5%。采用富氧克勞斯技術(shù)之后，由于在燃燒爐內(nèi)部的溫度不斷提升，則更加有利于硫元素的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，通過這種方式可以有效的降低在反應(yīng)過程當(dāng)中的硫含量。

2.4提高NH3的分解

由于酸性水汽提當(dāng)中含有一定量的氨氣，在進(jìn)入燃燒爐的氨氣，會(huì)通過一系列的反應(yīng)生成一氧化氮，而一氧化氮會(huì)不斷的提升催化劑當(dāng)中的吸附反應(yīng)，生成的二氧化硫或者是三氧化硫。通過這種反應(yīng)使得催化劑在硫酸鹽的作用下慢慢失去原有的活性，沒有燃燒過的氨氣也會(huì)生成相應(yīng)的化學(xué)鹽沉積，在催化劑上對(duì)催化劑的活性產(chǎn)生了明顯的影響。在富氧克勞斯工藝當(dāng)中因?yàn)槿紵隣t內(nèi)部的溫度不斷提升，有利于吸收氨氣過程中的分解反應(yīng)，尤其是針對(duì)在一些高溫的反應(yīng)過程當(dāng)中會(huì)將其直接分解成為氮?dú)夂蜌錃猓窃诖诉^程當(dāng)中反應(yīng)過程當(dāng)中不會(huì)增加氧氣的消耗量。

3.富氧克勞斯工藝的操作成本

和常規(guī)的克勞斯相比，運(yùn)用富氧克勞斯可以明顯的降低經(jīng)濟(jì)投資，如果選擇處理能力相同的設(shè)備，使用高濃度的富氧設(shè)備，在設(shè)備的尺寸上可以降低一半，同時(shí)可以解決35%左右的經(jīng)濟(jì)投資。有的人認(rèn)為相比于常規(guī)的克勞斯因?yàn)槎嗔酥蒲踹^程，富氧克勞斯操作的費(fèi)用會(huì)有著明顯的提升，其實(shí)在制氧過程中所形成的成本增加相對(duì)來說是非常少的。在現(xiàn)場的制氧技術(shù)比如低溫的分離，變壓過程的吸附以及真空的解析、變壓等，都可以為其提供出比較低廉的氧氣含量，一噸的氧氣成本大約為175到245元，如果上游脫硫、脫水以及下游的尾氣處理單元反應(yīng)進(jìn)行綜合的考慮，還可以有效的節(jié)約一部分的經(jīng)濟(jì)成本。硫磺反應(yīng)常規(guī)性的克勞斯和富氧克勞斯在硫磺回收工藝和回收尾氣單元當(dāng)中的運(yùn)用狀況，給出了對(duì)應(yīng)的操作成本的實(shí)際對(duì)比，通過實(shí)際的反應(yīng)分析可以看出其中在大部分的酸性氣凈化反應(yīng)過程當(dāng)中，如果采用常規(guī)的克勞斯工藝，也同樣配有工廠風(fēng)系統(tǒng)為整個(gè)反應(yīng)過程提供生產(chǎn)，或者是檢修所需要的壓縮空氣或者是氮?dú)猓渲写嬖诤芏嗌a(chǎn)廠家采用的是PSA工藝來獲得空氣當(dāng)中的氮?dú)?。富氧克勞斯不同的是將分離之后的富氧空氣直接進(jìn)行排放，造成了一定量的資源浪費(fèi)，如果使用富氧克勞斯工藝，盡管需要增加現(xiàn)場的制氧流程和設(shè)備，但是在分離氧氣之后的氧氣可以用于工廠的生產(chǎn)以及檢修的工作當(dāng)中，對(duì)實(shí)現(xiàn)工廠的經(jīng)濟(jì)節(jié)約效果有著非常明顯的提升。

4.結(jié)束語：

雖然硫磺回收最終采用二級(jí)催化轉(zhuǎn)化常規(guī)克勞斯加串級(jí)SCOT工藝，但是我認(rèn)為今后再建的硫磺回收裝置可以在常規(guī)克勞斯的基礎(chǔ)上對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用富氧克勞斯加串級(jí)SCOT工藝。這樣不僅能夠大大提高裝置的操作彈性和效率，同時(shí)可以減少裝置數(shù)量和占地面積能夠明顯減少設(shè)備投資和節(jié)能降耗。

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作者簡介：劉文禮，男，1989.05.13.出生，中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)，云南石化生產(chǎn)四部。

（作者單位：中石油云南石化有限公司）