摘要：虽然我国煤炭有着巨大的存储量，但我国石油资源不是很多。随着社会的快速发展，对于煤炭跟石油的需求量日益增加，因此，大力发展煤炭和石油产业是当前工业发展第一要务。但是，随着煤化工项目的不断开发，含硫尾气排放问题也随之而来，严重污染了大气，违背了环境可持续发展原则。因此本文主要就对煤化工项目硫回收工艺技术相关方面进行科学合理的分析以及探讨。
关键词：煤化工项目；硫回收工艺；技术
1煤化工中硫回收的特点
1.1回收后产生的是酸性气体，浓度比较低。到目前为止，我国的煤化工工程中所采用的空气净化装置一般都是用的低温甲醇法和NHD法净化技术。硫回收后会产生酸性的气体，这种气体的量比较的小，而且浓度在20-30%,比较低。
1.2充分燃烧。现在的煤化工装置能供应充分的纯氧，而且酸性气体的量小、浓度低，能够燃烧完全，经过反应生成氮气。
1.3装置耗煤量少，产硫量低。煤化工装置耗油量少，硫磺的产量也比较低，不超过5万吨/年。
1.4酸性气体浓度变化较大。煤的品种很多，不同种的煤经过煤化工装置所产生的酸性气体是不同的，这就导致产生的酸性气体浓度变化较大，需要很高的技术水平进行操作。
2煤化工项目硫回收工艺技术分析
2.1克劳斯工艺
2.1.1常规克劳斯工艺
克劳斯工艺经过多年的发展，当前已经日趋完善，现今已经成为了硫回收的标准工艺，被广泛的应用于煤化工的硫回收当中。常规的克劳斯工艺是指在燃烧过程中，对硫化氢和空气的比例进行有效的控制，确保其比例维持在2:1左右，克劳斯反应的化学方程式是H2S+SO2-3/nSn+2H2O。常规克劳斯工艺的回收率理论上是较高的，但是在实际的生产过程中，硫的回收率会受到各种外界因素的不良影响，导致其回收率无法达到理论上的回收率。
2.1.2超级克劳斯工艺
超级克劳斯工艺是在常规克劳斯工艺的基础上发展而来的，整个工艺过程包括高温反应阶段和催化反应阶段，进而确保在整个处理流程中，冷凝器能够将硫元素进行有效的回收处理。相较于常规克劳斯工艺，其具有的优点如下所示：（1）在三级转换器中加入了超级克劳斯催化剂，通过动力学的有效控制，进而加快整个过程的反应速率，提高了转换的效率；（2）对于硫化氢和二氧化硫之间的比例要求没有严格的限制，只要确保硫化氢的量足够，降低了整个工艺的控制难度，大大简化了整个流程的控制，其总硫的回收率最高可达99%；（3）应用于新建或改造装置，操作简单、稳定，提高了硫回收率，单位能耗低，投资低，无三废，符合国家环保要求。其流程图见图2。
图2.超级克劳斯工艺简图
2.1.3超优克劳斯工艺
超优克劳斯工艺是在硫的处理过程中，在前两个反应器中只加入常规的克劳斯催化剂，在最后的反应器中，根据处理工艺的需要加入具有选择性的氧化催化剂。同时，在床层中根据实际反应的需要，可以加入选择性的加氢还原催化剂。超优克劳斯工艺是在超级克劳斯工艺的基础上发展而来的，其具有超级克劳斯工艺的所有优点。同时，还能在不增加处理装置的前提下，进一步提高硫元素的回收率，其回收率高达99.7%。流程图见图2。
图2超优克劳斯工艺
2.2斯科特工艺
斯科特工艺产生于荷兰皇家壳牌集团，是一种比较先进的硫回收工艺技术。该种装置工艺在实际应用中采用的是克劳斯装置，应用一种钴—钼型催化剂。具体的工艺是将装置中所产生的尾气如二氧化硫、有机硫化物、硫蒸气等加氢催化转化成硫化氢，然后用脱硫溶剂回收硫化氢，经再生送回克劳斯装置。该工艺装置具有一个资源回收系统，不仅能够针对脱硫溶液进行回收，还能够实现资源循环应用。在斯科特工艺中，尾气中残硫含量甚低，对于环境的影响较低，因此可直接的排入到空气中。该种工艺在实际应用中具有较大的优势，不仅具有高的净化度，还能够提升硫的回收率。一般情况下，该种工艺所能实现的硫回收率能够高达99%以上。但是该种工艺在实际应用中的投入成本比较大，工艺流程比较复杂，比较适合大中型煤化工企业。
2.3SCOT工艺
荷兰壳牌公司开发的斯科特法，是基于在一种钴-钼型催化剂上，使克劳斯尾气中的二氧化硫、有机硫化物、硫蒸气等加氢催化转化成硫化氢，然后用脱硫溶剂回收硫化氢，经再生送回克劳斯装置。如此处理后尾气残硫含量甚低，可直接排放大气，因而近年来斯科特法已日益增多。流程图见图3。对克劳斯硫回收装置的适应性强，净化度高，硫回收率达99.8%，甚至更高，但流程复杂，投资和操作费用都较高，适用于大、中型装置或环境要求严格的地区。
图3SCOT工艺流程
2.4生物脱硫工艺
生物脱硫工艺起源于上个世纪80年代。其主要的操作流程为：将脱硫后的气体引入到分离器中，将气体中含有的液体进行有效性分离，对吸收塔中的弱碱性溶液进行吸收，最终形成为硫化氢物质，使得脱硫后的其它部分进入到脱碳系统中进行有效反应，最终向空气中排出。这种技术工艺的优势在于，不需要运用氧化剂和催化剂，不需要对化学废弃物进行处理，具有污染少、低能耗、硫回收高的特征。但是，这种工艺处理方式也具有明显的缺点，即投资成本高、操作的流程复杂，需要操作人员具有很高的技术水平，对于应用的周边环境要求条件苛刻。从未来发展趋势进行分析，生物脱硫工艺会和湿法脱硫技术进行有效性结合，提升应用的质量和水平，保障脱硫环境的安全，具有良好的效益和价值[4]。
3工艺方案的比较研究
3.1克劳斯延伸工艺
克劳斯延伸工艺是由克劳斯工艺发展而来的，延伸工艺比克劳斯工艺多了选择性氧化反应段，具有克劳斯工艺的优点：额外投入比较低，操作简单。且比克劳斯工艺的回收率更高。到现在为止，克劳斯延伸工艺为煤化工行业大面积使用。
3.2斯科特法工艺
斯科特法工艺将尾气中的硫加氢催化，使之生成硫化氢，再经过脱硫处理，最后再把产生的物质重新放入装置当中，使用斯科特法工艺，硫回收率能达到99.7-99.9%。该回收工艺回收率高，但是需要溶剂进行加工处理操作复杂，过程比较长，所需要的花费比较高。这项工艺比较适合大型石化项目。
3.3Scot工艺
该工艺是将克劳斯尾气经过加氢还原后，进一步经溶剂(MDEA)吸收后在将H2S返回克劳斯装置，回收率提高到99.7%~99.9%。该类工艺可靠，回收率很高，但是流程较长，有溶剂处理工段，装置比较复杂。装置的总投资和操作费用非常高。广泛用于天然气以及石油化工领域。硫磺回收的规模一般大于5万t/a。
3.4生物脱硫技术
这项技术是用碱液来吸收硫化氢，再用生物法重生碱液。这项工艺易于操作，硫回收率高，但是所需要的费用比较高，目前推广的范围比较小。
结语
综上所述，首先，不同的工艺有不同的特点，适应于不同的项目。克劳斯延伸工艺应用于煤化工项目；斯科特法工艺主要应用于比较大型的石化项目；由于生物脱硫技术成本比其他的工艺高，因此还没有得到广泛应用。从投资、成本、产出的角度来说，应用克劳斯延伸工艺是煤化工产业的绝佳选择。第二，使用克劳斯延伸工艺进行硫回收是最佳选择，在这个基础上，应该按照实际需要来确定选择哪一种延伸工艺（超级克劳斯工艺或超优克劳斯工艺）。第三，到现在为止，我国的煤化工项目中回收硫主要采用超优劳斯工艺技术，不过，所需要的花费特别高。所以，我建议，我国应该积极学习外国的先进技术，提高本国的科技创新能力，自主开发硫回收工艺，努力达成环境可持续发展的要求。
参考文献:
[1]杨斌,周永林.煤化工硫回收技术比较[J].小氮肥,2014,42(05):7-9.
论文作者:刘丽丽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：克劳斯论文; 工艺论文; 斯科特论文; 回收率论文; 装置论文; 硫化氢论文; 煤化工论文; 《电力设备》2018年第15期论文;