２０１８年第１８卷第９期 气体净化 ·１３· 硫回收工艺在煤化工装置中应用 王海燕 （天津辰力工程设计有限公司，天津３００４００） 摘要：煤化工产业在社会经济发展中占据重要比重，是我国重要的支柱产业之一。随着我国经济 的快速发展，能源需求越来越大，煤化工产业也迅速发展。但是煤化工企业在促进社会经济发展的同 时，生产过程中产生的硫等物资也会对环境造成较为严重的污染问题，因此在煤化工企业生产过程中， 加强对硫回收工艺研究意义重大。对硫回收工艺在煤化工装置中的有关应用进行了研究，旨在促进硫 回收工艺的发展，推动煤化工产业的生态化、可持续性发展。 关键词：硫回收工艺煤化工应用 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 目前较为成熟的一种硫回收工艺。常规克劳斯工 艺硫回收目的的实现主要是通过在燃烧过程中严 格控制Ｈ ｓ和空气比例的基础上，使负二价硫离子 与正四价硫离子实现中和而形成单质硫。其反应 式为为Ｈ２Ｓ＋ＳＯ： Ｓ＋２Ｈ ０，从理论上看，常规克劳 斯工艺硫回收较高，但是在实际操作过程中，由于 受到各种因素的限制和影响，理论的回收率是很难 达到的。 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煤化工装置含硫尾气排放现状 ２．１．２超级克劳斯工艺 超级克劳斯（ｓｕｐｅｒｃｌａｕｓ）工艺属于常规克劳斯 工艺的延伸技术，由荷兰Ｃｏｍｐｒｉｍｏ公司成功开发并 推广。其选择性氧化反应为Ｈ２Ｓ＋０．５０２－－－￣Ｓ＋Ｈ２０一 Ｈ Ｓ＋ＳＯ 和Ｓ＋Ｏ：一Ｓ０ ，从反应式看，主要包括一个 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，就会进人大气中造成环 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 高温反应段和两个催化反应段，实质是确保冷凝器 能够在流程中的每一个环节得到回收。相比于常 规克劳斯工艺而言，超级克劳斯工艺主要具有以下 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人人心，人们对煤化 特点：一是对特殊氧化剂的使用。该工艺在三级转 换器中添加了由动力学控制的超级克劳斯催化剂； 二是放宽了对Ｈ Ｓ和ＳＯ：比例的控制。Ｈ２Ｓ和Ｓ０２ 的比例不需要严格控制在２：１，而只要Ｈ：Ｓ过剩就 可以，使得工艺的可操作性进一步提升。三是硫回 收率的大幅度提升。相对于常规克劳斯理论回收 率无法实现的问题，实践证明，超级克劳斯工艺的 硫回收率差不多达到９９％。另外，超级克劳斯工艺 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。 ２硫回收工艺在煤化工装置中的应用 ２．１克劳斯（ｃｌａｕｓｅ）工艺 还具有在新建或改造装置中适用性强、操作简单稳 定，尤其是能耗、投资都较低等特点，非常符合国家 环保要求，因此是目前我国煤化工生产领域中应用 ２．１．１常规克劳斯工艺 克劳斯工艺在硫回收领域中的应用较广泛，是 ·１４· 气体净化 ２０１８年第１８卷第９期 最为广泛的一种硫回收工艺。 种硫回收技术，其主要优势为无需催化剂和氧化 ２．１．３超优克劳斯工艺 超优克劳斯工艺（Ｅｕｒｏｃｌａｕｓ）是荷兰Ｊａｃｂｏｓ公 剂，避免了化学废弃物处理流程，能耗低、污染低， 而硫回收率高。生物脱硫工艺的主要流程为：①脱 司专利技术，工艺是在前两个反应器中添加常规克 劳斯催化剂，在最后一个反应器中添加选择性氧化 催化剂，在床层中还添加了选择性加氢还原催化剂。 ２．２ Ｃｌｉｎｓｕｌｆ－ＤＯ工艺 硫后的酸ｌ生气体被引入分离器中进行分离；②分离 气体所含的液体通过吸收塔，气体中的Ｈ ｓ被塔内 的弱碱性溶液全部吸收；③脱硫后的其他部分进入 脱碳系统排出，吸收塔中的液体导入闪蒸罐中，经 过闪蒸后可直接引进火炬系统，再生后的溶液重新 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Ｈ ｓ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Ｈ Ｓ氧化成硫，而对于Ｈ ，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 常置于人口附近，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，Ｈ：Ｓ的转 化率将更高。 ２．３斯科特工艺 斯科特工艺（ｓｏｃｔ工艺）由荷兰皇家壳牌集团开 发，该工艺主要采用克劳斯装置，克劳斯尾气中的 ｓ０、有机硫化物等加氢催在一种钻一钼型催化剂的 作用下转化成硫化氢，然后再使用脱硫溶液进行回 收，再放回克劳斯装置中以实现资源的循环利用。 斯科特工艺应用可以在很大程度上降低尾气中的 硫含量，可以直接排入空气，总硫回收率可达到 ９９．８％。斯科特工艺虽然是一种净化度高、硫回收 率高的工艺，但是工艺流程较为复杂，加上资本投 入较大，因此目前应用率并不是很高，主要在大中 型煤化工企业和对环境要求较高的地区应用。 ２．４生物脱硫工艺 生物脱硫工艺是２Ｏ世纪８Ｏ年代发展起来的一 返回收塔内使用，在生物反应器中与微生物和空气 作用形成元素硫，硫磺通过泥浆的形式被抽出，可 被回收为简单的硫剐品。从整个流程可以看出，生 物脱硫工艺存在着操作流程复杂、控制难度大，对 条件要求严苛等缺点，而在实际操作中，再生反应 器尺寸较大，操作费用较高等也进一步限制了对其 的推广应用。从目前的发展情况看，生物脱硫技术 与湿法脱硫技术相结合是生物烟气脱硫技术的主 要发展方向。 ３煤化工装置中硫回收工艺的选择 以上几种国外的硫回收工艺技术虽然各具优 势，但也普遍存在着Ｈ：Ｓ浓度范围内的不足问题， 我国科研技术人员在全面分析相关问题的基础上， 通过创新研究研制出了选择性氧化法和直接氧化 法工艺，有效弥补了国外硫回收技术不足。这两种 硫回收方式能够副产蒸汽作为克劳斯尾气处理工 艺，符合我国对硫排放要求标准，具有操作便捷，设 备投资和运行投入低等优势。 对于煤化工装置中硫回收工艺的选择，在实际 中主要从以下几方面进行考虑：一是要满足国家环 保的有关要求。国家对新建的硫磺生产设备是有 较高的排放控制要求的，在建设中一定要严格执 行，检验合格方能使用。另外，由于技术的发展创 新速度较快，因此最好预留一定发展空间。二是技 术的可靠性。煤化工生产具有自身的特点，对硫回 收工艺有较高的要求，因此在回手工艺选择上应尽 量选择能够适应低酸性气浓度，且可以处理复杂气 体的工艺类型，以确保回收质量。三是装置投资及 消耗。装置投资和操作费用也是硫回收工艺安装 中重点考虑的一个方面，一般而言在满足前面两点 要求的情况下，将投资费用和消耗控制到最低是最 为理想的。 ２０１８年第１８卷第９期 ４结语 气体净化 ·１５· 的选择，确保煤化工生产尾气排放符合我国检测 标准。 参考文献： 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 ［１］宋翔．硫回收工艺在煤化工装置中应用［Ｊ］．化学工程 与装备，２０１５，（１２）：８７－８９． 上，应结合考虑企业实际规模和经济能力科学合理