劉建軍

（內(nèi)蒙古匯能煤化工有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200）

我國的煤炭資源較為豐富，但石油的儲備量有限，為了滿足人們生活生產(chǎn)的需要，加快了我國對煤炭和石油的開發(fā)。近年來，環(huán)境問題愈加嚴(yán)重，引起了全世界人們的關(guān)注。與此同時，我國提出了可持續(xù)發(fā)展的理念，為了更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，當(dāng)前許多化工企業(yè)采取了相關(guān)的凈化方式，通過先進(jìn)的技術(shù)來處理煤化工當(dāng)中的尾氣，使其能夠最大程度滿足國家的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，來降低對于生態(tài)環(huán)境的影響，保證煤化工項目的綠色可持續(xù)發(fā)展，為我國的節(jié)能減排事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

1 煤化工項目當(dāng)中硫回收的特性

1.1 裝置規(guī)模較小

在當(dāng)前，天然氣裝置以及煉油裝置在技術(shù)方面得到了很大程度的提高，與此同時，對于硫回收所需的規(guī)模也在不斷加大，當(dāng)中硫磺所能產(chǎn)出的數(shù)量可以達(dá)到50～250kt/a，但在煤化工工程當(dāng)中，硫回收的規(guī)模依然較小，雖然其規(guī)模有著較小的耗煤量，但與此同時，所產(chǎn)生的硫量也很低，一般情況下來說，硫磺的產(chǎn)量在10～30kt/a。

1.2 酸性氣體的濃度偏低且復(fù)雜

在煤炭資源當(dāng)中，其所含的成分較為復(fù)雜，通過低溫甲醇，會產(chǎn)出一部分酸性氣體，酸性氣體在其組成成分當(dāng)中的含量較為繁雜，其中有機(jī)硫、烴類是較為常見的成分但除此之外，還有甲醇等成分的存在。當(dāng)前我國對于煤化工項目中空氣凈化的技術(shù)一般常用的有NHD法凈化技術(shù)和低溫甲醇法凈化技術(shù)。其酸性氣體排出的濃度較低，一般來說只有20%～30%。

1.3 酸性氣體濃度不穩(wěn)定

我國煤炭資源的種類多種多樣，因此煤炭資源在經(jīng)過煤化工工程之后所能夠產(chǎn)生的氣體以及含硫的成分原料也是具有差異的，也因此造成煤炭在經(jīng)過煤化工項目之后的濃度以及酸性氣體不穩(wěn)定，容易受到波動。相比于其他的石化領(lǐng)域，煤化工項目之后的變化范圍幅度較大，在操作方面，具有高的嚴(yán)格性。

1.4 氧氣充分但是氫源不足

煤化工項目當(dāng)中，氫源儲存不足主要是因為裝置不夠先進(jìn)，沒有大型的制氫裝備，但是在氧氣方面的設(shè)備較為充足，所以氧氣能夠得到充足的供應(yīng)。使其完全燃燒，并且通過反應(yīng)之后生成水和硫。因為煤化工具有這一特征，因此可以選擇使用富氧燃燒的工藝[2]。

2 硫回收工藝技術(shù)的相關(guān)分析

克勞斯是一種較為成熟的多單元處理?？藙谒构に囎园l(fā)明開始，則成為硫回收工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，也是目前應(yīng)用最為廣泛的硫回收工藝技術(shù)之一。從開始至今，克勞斯工藝已經(jīng)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，其工藝技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。

2.1 原始克勞斯工藝

對于低溫甲醇的酸性氣體，主要使用克勞斯工藝進(jìn)行處理，通過克勞斯工藝的使用，能夠?qū)⒘蚧瘹涓淖優(yōu)閱钨|(zhì)硫，使硫化氫當(dāng)中的部分和氧氣進(jìn)行充分的燃燒，出現(xiàn)二氧化硫。對于余下的硫化氫，可以將其與二氧化硫進(jìn)行催化反應(yīng)，產(chǎn)生硫黃。與此同時，二氧化硫在進(jìn)行反應(yīng)時，還會出現(xiàn)其他的副反應(yīng)情況，克勞斯工藝操作方式較為簡單，加上對其進(jìn)行了不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，能夠?qū)⑵浞譃橹绷鞣?、分流法和直接氧化的方式，通過煤化工項目裝置，將氧氣和硫化氫進(jìn)行科學(xué)合理配比控制，充分發(fā)生氧化反應(yīng)，使其產(chǎn)生的二氧化硫在催化劑的作用下，和硫化氫等氣體發(fā)生充分的催化反應(yīng)，產(chǎn)生硫黃之后，經(jīng)過二級克勞斯工藝，能夠使硫磺回收效率達(dá)到92%，之后還有三級克勞斯工藝使其回收率能夠提升至98%，由此，克勞斯硫磺回收工藝在目前受到全世界的廣泛運(yùn)用。[3]。

2.2 超級克勞斯

超級克萊斯工藝是優(yōu)化了傳統(tǒng)的原始克勞斯工藝，產(chǎn)生超級克勞斯工藝。超級克勞斯工藝增加了一個轉(zhuǎn)化器，通過增加轉(zhuǎn)換器的使用可以科學(xué)合理地解決空氣配比問題，在超級克勞斯工藝當(dāng)中，其包括一個高溫反應(yīng)，及三個氧化反應(yīng)在催化劑方面，分為兩種一是常規(guī)的催化劑，其次是超級克羅斯催化劑在資金方面，沒有過多的投入。可以提升硫的回收率，相較于傳統(tǒng)的克勞斯工藝，在回收效率方面提升了2%。

2.3 克勞斯富氧、低溫、氧化工藝

所謂克勞斯低溫工藝，主要是指硫露點(diǎn)在處于低溫的情況下，適當(dāng)?shù)貙D(zhuǎn)換器調(diào)整合理的溫度，操作相關(guān)設(shè)備檢查反應(yīng)。但在對其操作之前，需要添加冷凝設(shè)備，因此需要大量的資金投入。其次，克勞斯富氧工藝主要是指以氧氣作為催化劑來回收硫，通過此方式，能夠極大程度提升硫回收效率，但此項工藝在應(yīng)用時，氧氣所需的經(jīng)濟(jì)投入較高，因此，限制了該反應(yīng)的推廣和使用。直接氧化工藝可以分為兩類，即氣相法和液相氧化法，這種工藝不會因硫化氫所占的比率較低而致使不良反應(yīng)的發(fā)生，因此，可以提高硫回收的回收率[4]。

2.4 超優(yōu)克勞斯工藝

在超優(yōu)克勞斯工藝當(dāng)中其包括了一個高溫煅以及三個反應(yīng)階段在這些反應(yīng)當(dāng)中，高溫階段是使用廢熱鍋爐以及硫化氫燃燒爐。使1/3的硫化氫在經(jīng)過了氧化過程之后，產(chǎn)生二氧化硫，其余的硫化氫與二氧化硫經(jīng)過催化劑反應(yīng)生成硫磺，之后將氫還原催化劑加入反應(yīng)器床層當(dāng)中。最后一個反應(yīng)段是經(jīng)過注入大量的空氣，吸收處理后的凈化氣經(jīng)尾氣爐焚燒后送至煙氣脫硫部分處理。在超優(yōu)克勞斯工藝中，沒有單獨(dú)進(jìn)行制氫的階段，它本身的反應(yīng)就可以出現(xiàn)氫氣，沒有必要再進(jìn)行升高溫度或降低溫度，同時也沒有硫化氫溶劑吸收，相比于傳統(tǒng)的克勞斯工藝超優(yōu)，克勞斯工藝具有更高的經(jīng)濟(jì)效益，硫回收方面的效率能夠達(dá)到99.5%以上，符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3 硫回收工藝技術(shù)的比較

3.1 克勞斯延伸工藝

克勞斯延伸工藝是指在克勞斯基礎(chǔ)上增加了選擇性氧化反應(yīng)。在對原始克勞斯工藝簡單可靠且投資低等特點(diǎn)不改變的情況下，將硫回收的效率進(jìn)行了提高?？藙谒构に噷τ诿夯て髽I(yè)是必不可少的技術(shù)，因此得到了廣泛的應(yīng)用，在進(jìn)行硫化氫回收的階段，其操作要求較為簡單，同時，投資的成本較低，酸性氣體所適用的范圍較廣，這是其所具備的優(yōu)勢。同時，該反應(yīng)所用到的催化劑壽命較長，可以達(dá)到10a左右，在裝置方面，克勞斯工藝繁雜性較低，在優(yōu)化保養(yǎng)維護(hù)方面都很簡便，同時，對于煤化工企業(yè)方面，在經(jīng)濟(jì)資本的投入上，也能夠極大降低成本，與此同時，化學(xué)穩(wěn)定程度較高，因此，可以極大程度提升硫回收的效率以及轉(zhuǎn)換率。并且只要對二氧化硫和硫化氫之間的比值進(jìn)行有效控制，提高轉(zhuǎn)換器中的催化劑的活性方面，能夠再進(jìn)一步的提升硫回收效率，在當(dāng)前克勞斯工藝當(dāng)中，能夠達(dá)到硫回收99.4%以上，同時，能夠有效控制大氣當(dāng)中有害物質(zhì)的排放加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，降低環(huán)境污染，滿足當(dāng)前對于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。同時可以提升經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)計克勞斯延伸工藝在今后對國內(nèi)現(xiàn)有的硫回收裝置技術(shù)改造方面有極大的參考意義。同時在新建硫回收裝置方面具有一定的推廣和應(yīng)用的價值[6]。

3.2 斯科特工藝

斯科特工藝的原理是還原-吸收-再生，通過對尾氣進(jìn)行催化，使其產(chǎn)生硫化氫，在硫化氫的基礎(chǔ)上進(jìn)行脫硫。斯科特工藝相較于克勞斯硫回收裝置，其適應(yīng)性強(qiáng)且凈化度高，斯科特工藝對于硫回收的效率能夠達(dá)到99.7%以上，但在對其進(jìn)行加工處理時，需要具有大量的溶劑。斯科特工藝操作彈性較高，能夠?qū)⑼顿Y效益、環(huán)境效益以及規(guī)模進(jìn)行良好的結(jié)合。在硫回收的工藝當(dāng)中，屬于發(fā)展速度較快的一種。但是斯科特工藝反應(yīng)時間較長，同時在經(jīng)濟(jì)方面投入較高，操作繁雜等缺陷。因此，斯科特工藝較為適用于大型的石化項目，但是在天然氣方面受到了限制。

3.3 生物脫硫工藝

在進(jìn)行生物脫硫工藝應(yīng)用時，進(jìn)行回收的產(chǎn)品當(dāng)中，有一大部分的固態(tài)硫磺在純度上都可以達(dá)到96%，在之后進(jìn)行離心脫水階段時，能夠?qū)⑵浼兌茸優(yōu)?9%的固態(tài)硫黃餅。使用生物脫硫工藝及流程較為簡單，同時操作較為方便，占地面積少，相對于其他的工藝來說，生物脫硫工藝所用到的化學(xué)溶劑是最少的，工藝較為穩(wěn)定可靠且操作安全，操作方面，彈性空間大，同時，能夠滿足硫回收效率方面的要求，能夠直接處理硫化氫所產(chǎn)生的尾氣，達(dá)到商業(yè)銷售所需要的標(biāo)準(zhǔn)。但是生物脫硫工藝的操作成本高，再生反應(yīng)器的尺寸較大，操作所需費(fèi)用高，也因此其推廣的范圍較小，適用于小規(guī)模的硫磺裝置。

4 煤化工項目在應(yīng)用硫回收工藝時的注意要點(diǎn)

4.1 確保技術(shù)可靠

從生產(chǎn)方面來說，每個煤化工企業(yè)都具有其自身的生產(chǎn)特點(diǎn)，通常情況下，煤化工企業(yè)當(dāng)中的硫化氫是酸性氣體的主要成分，一般濃度在20%～30%，如果只是使用空氣的話，是無法滿足燃燒所需要的平穩(wěn)性的，因此，需要針對每個煤化工企業(yè)發(fā)展需要的實(shí)際情況來選擇最具科學(xué)性的工藝技術(shù)，保證其能夠適應(yīng)低酸性氣濃度，減少操作中出現(xiàn)風(fēng)險的可能性，例如富氧燃燒系統(tǒng)、甲醇預(yù)處理系統(tǒng)等。

4.2 滿足環(huán)保要求

為了有效地對大氣中硫物質(zhì)的排放量進(jìn)行控制，需要對硫回收工藝進(jìn)行不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新，從而能夠滿足人們在日常生活生產(chǎn)當(dāng)中的需要。除此之外，還可以有效保護(hù)自然環(huán)境，使其能夠適應(yīng)我國綠色可發(fā)展的目標(biāo)，進(jìn)而促進(jìn)煤化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.3 經(jīng)濟(jì)投入較低

為了保障硫回收工藝能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)，需要重視經(jīng)濟(jì)方面的成本。在技術(shù)裝置的投資以及操作和維修方面，要盡量降低費(fèi)用，最大程度提升煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。與此同時，如果在主裝置中沒有醇胺吸收單元，則要盡可能引進(jìn)新的溶劑吸收系統(tǒng)，可以降低煤化工企業(yè)在操作上的復(fù)雜性，從而不斷提升硫回收效率。

5 結(jié)語

我國的科學(xué)技術(shù)在不斷地發(fā)展當(dāng)中，硫回收工藝所涉及的種類多種多樣。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，硫回收工藝當(dāng)中，每種工藝都具備其自身的特點(diǎn)，其中克勞斯延伸工藝應(yīng)用較為廣泛，使用克勞斯工藝能夠降低經(jīng)濟(jì)投入，同時可以極大程度提升硫回收率。煤化工企業(yè)在對硫回收工藝技術(shù)進(jìn)行選擇時，要優(yōu)先采用先進(jìn)的污染控制技術(shù)以及硫回收工藝技術(shù)，降低尾氣中污染物的排放，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)而促進(jìn)我國煤化工企業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。