摘要：煤化工行业的发展在给人们生活提供极大便利的同时，也造成了严重的环境污染。其中，硫元素在其中具有重要影响。因此，本文重点就硫回收工艺在煤化工装置中应用进行重点论述。
关键词：硫回收；煤化工装置；应用
引言
煤化工产业发展在促进社会经济发展方面有着重要的作用，是我国社会经济赖以发展的重要能源来源之一。但是煤化工企业在推进社会经济发展的同时，也会面临着严重的环境污染等问题，尤其是在对硫回收方面，目前主要采用的是直接燃烧及固体吸收两种方法，不仅会造成锅炉腐蚀及操作费用高等问题，而且环境污染问题也较为严重，是与和谐社会的建设相违背的。因此，如何在充分发挥社会经济发展促进作用的同时，采用更为合理的硫回收工艺以降低资源浪费和环境污染问题，是目前煤化工产业需要不断探究的一个课题。
1、硫的尾气处理对于环境保护的重要性
现如今我国在建筑上面临的主要问题一是节约材料，二是节约能源。节约材料不是指通工减料，而是指在达到验收标准的前提下如何才能尽量的节省材料，达到不必要的浪费，毕竟我国每年要建很多建筑，如果在每个建筑上省下一些，那么一年下来这就会是一个极其庞大的数字，所以不要在乎一些细微的节省，极少成多也会是一笔很庞大的数字的。而节约能源呢，是因为我国的地理环境比较复杂，冬天北方极其寒冷需要暖气，而暖气的燃料就是需要烧煤来支持，而夏天呢全国都比较炎热，需要空调其能源呢，就是电。那么我们现在就需要用一些可再生能源或者类似于风能，光能之类的清洁能源来代替这些不可再生能源。电能可以通过风力发电来解决，但是暖气的燃料煤就没那么容易代替了，有些地方用了太阳能来代替，但是成本过高太阳能还比不稳定，所以并没有普及。这些都是工民建所需要研究的课题。而硫的尾气二氧化硫是一种极其污染环境的尾气，所以在日常生产中关于硫的项目都要加装一个尾气处理装置，这样尾气的二氧化硫就可以得到充分的处理，从而起到了环保的作用。
2、现有工艺流程
硫回收装置采用二级Claus硫回收工艺，将酸性气中的硫回收生成单质硫。酸性原料气先进行分液、预热，然后进入制硫炉烧嘴与空气充分混合，燃烧产物在制硫炉内短暂停留进行高温热反应，然后进一级、二级反应器催化转化。最后经过高温热反应和催化转化生成的气态硫经冷凝和捕集回收进入液硫池，经液硫脱气后送入造粒机、包装机，最终生成颗粒状硫磺产品，具体流程（见图1）。
图1现有硫回收产品工艺简图
3、煤化工装置含硫尾气排放现状
在煤化工生产中的原料煤中，硫的含量较高，因此在生产中就不可避免地产生大量的含硫尾气，如果对其回收利用不充分，就会进入大气中造成环境及大气污染问题，进而给工农业生产带来巨大危害。近年来，煤化工产业生产规模的不断增大，硫尾气的排放量日益增加，而随着人们环保意识的不断增强及可持续发展理念的深入人心，人们对煤化工装置也提出了更高的环保指标，传统的硫回收工艺已不能满足要求。在这种背景下，新的硫回收工艺不断得到研究及应用，如克劳斯工艺、生物脱硫工艺等，新工艺在煤化工装置中的使用，有效提高了硫尾气的回收率，环节了环境污染问题。
4、硫回收工艺在煤化工装置中的应用
4.1、克劳斯工艺
克劳斯工艺是当前一种较为成熟的脱硫工艺，在众多的煤化工企业中广泛性应用。具体来讲，第一，常规性的克劳斯工艺主要是对煤炭燃烧中空气和硫化氢的比例进行合理化控制，最终保证硫化氢和二氧化硫的比例为2：1。克劳斯工艺反应的化学方程式为：H2+So2_3/nSn+2h2O。这种方式从理论上来讲，具有非常高的硫回收效率。但是，这种传统类型的克劳斯工艺具有较大局限性，即操作中无法对克劳斯工艺反应热力学平衡进行限制，充分保障酸性比例值。第二，超级克劳斯工艺。超级克劳斯工艺是对传统应用的克劳斯工艺进行优化升级。其主要应用的氧化反应方程式为：H2S+0.5O2生成为S+H2O-H2S+SO2和S+O2—SO2。在此过程中，主要有2个催化反应段和1个高温反应段，充分发挥出冷凝器作用，在处理流程中将每一个阶段的硫带走。这种技术方式与传统方式相比具有以下的特点。首先，在三级转换器中添加了超级克劳斯催化剂，具有良好的动力控制特征。其次，没有对H2S和SO2进行严格限制，保障了应用工艺的稳定性和安全性，可以对硫进行良好回收。最后，这种方式应用的装置具有良好的稳定性、操作简单、投资低、无三废，完全符合国家有关方面的规定，已经有130多万台装置在全世界众多煤化工企业中进行了运用。第三，超优克劳斯工艺。这种工艺主要是对现有的超级克劳斯工艺升级，提升应用的质量和水平，保障应用的安全性，未来具有巨大的应用价值。比如：超优克劳斯工艺具有3个反应器。在前2个反应器中添加常规类型的克劳斯催化剂、在第3个反应器中添加选择性的氧化催化剂。在主要应用床层中添加必要的选择性氢还原催化剂。这种技术方式，通过对主要设备部件、添加原料进行科学配置，在不增加投资的情况下，可以将硫回收率提高到99.5%到99.7%。从应用情况来讲，目前全球已经有10多套超优克劳斯工艺装置投入了应用。
4.2、Clinsulf-DO工艺
该工艺是由德国林德公司开发的一种硫回收工艺，其回收目的主要是在内冷式转化器中实现，在催化剂采用方面，与常规克劳斯工艺中使用的相同。在技术类型分类方面，Clinsulf-DO工艺为直接催化氧化型，其核心是对H2S的选择性氧化，具体来说就是在内冷式催化反应器内，催化剂只是在低温下将H2S氧化成硫，而对于H2，CO和轻饱和烃却不会起催化氧化作用。在Clinsulf反应器内进行的主要反应都属于强放热反应，在催化剂床层中会释放出大量的反应热。Clinsulf催化剂床层主要分为绝热床与冷却盘管两部分，在设置方面，绝热床通常置于入口附近，这样气体温度在反应放出热量下迅速升高，从而促进反应。由于反应器出口气体的温度对直接氧化反应的选择性有一定的影响，一般而言，温度越接近硫的露点，反应选择性就越强，这样就有利于硫的生成，因此通常将冷却盘管设置在催化剂床层下部。内部冷却条件有效提高了硫的转化率，而如果采用两台绝热反应器的话，H2S的转化率将更高。
4.3、交叉组合的新工艺
如今再生能源与清洁能源的开发与使用已经成为热门话题，因为不可再生能源的过于利用已经使地球能源逐渐枯竭，所以再生能源和清洁能源的开发和利用也就进入了人们的视线。绿色可再生能源主要指电能，风能，水能，与太阳能。风能水能最常见的就是风力发电水力发电，太阳能最主要运用于太阳能热水器，将光照的热量存入建筑中，以备不时之需。而且中国的太阳能转换器在世界上都是很有名的，效率高，存储时间长等特点，向其他国家出口和购买，这些都是公民民间的功劳。工民建在建筑上现在有着举足轻重的地位，其高效率是老式建筑所不能比的，它不仅带动了建筑业的发展还可以有效的降低了建筑的成本，并且开始运用绿色无污染材料，同时提高了社会效益和经济效益，实现了互惠互利的共同发展，也抓紧响应了我国近年来提出的可持续发展。农业生产的余料在土地里无法分解，以及农业的残余，大量有毒农药渗入土壤，是我国农用地土壤污染的源头之一，并且我国的肥料用法不够科学，化学农药的越来越普及使最初的农家肥没有了市场，其实农家肥不但性价比高而且还部污染土壤，只是气味和贮存不便而已，所以以后还是支持多施用农家肥，也符合我国的可持续发展国策。
结束语
总而言之，加强硫回收技术研究对于促进我国煤化工行业技术革新及企业发展与资源环境的和谐共存发展等方面有重要意义，而目前国内外的硫回收工艺各具优缺点，因此煤化工生产企业在选择上，应结合考虑企业实际规模和经济能力科学合理的选择，确保煤化工生产尾气排放符合我国检测标准。
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论文作者:毕立达
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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