硫回收工艺在煤化工装置中的应用

武鹏飞（神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司烯烃公司合成车间)

传统煤化工企业处理酸性尾气，常用直接燃烧法，这种方法虽然简单方便、成本较低，但处理过程中容易腐蚀锅炉，增加维护成本，同时直接将气体排放至大气中，也容易造成环境污染和生态破坏，与可持续发展原则相悖。 基于环保要求，越来越多的化工企业开始采用净化工艺技术。 目前来看，净化酸气处理技术主要有斯科特技术、超级克劳斯、富氧克劳斯和生物脱硫等。 下文以富氧克劳斯为主， 对与此相关的硫回收工艺应用内容进行具体分析。

一、 富氧克劳斯硫回收工艺原理

来自低温甲醇洗工段的酸性气和来自酸水汽提单元的SWS气进入克劳斯燃烧炉，其中1/3 的H2S 气体与纯氧气、空气燃烧后转化为SO2 气体，同时未反应的H2S 与SO2 发生化学反应生成单质硫。 然后混合气体进入克劳斯反应器， 在催化剂的作用下， 剩余的H2S 气体与SO2 气体继续反应生成单质硫， 部分COS 水解为H2S。剩余的未转化的硫组份（主要为COS、CS2、SO2及少量H2S 气体） 在加热燃烧炉内与氢气混合加热后进入加氢反应器。 在钴钼系催化剂作用下COS、CS2、SO2 被还原转化为H2S 气体。 采用二乙醇胺（DMEA）溶液选择吸收混合气中的H2S气体， 在再生塔中加热分离出H2S 气体送入克劳斯装置进行循环利用， 进一步回收尾气中的硫组分， 尾气在焚烧炉内进行焚烧，使其中的硫组分以氧化态排放大气。

克劳斯富氧燃烧炉中发生的化学反应主要为：

克劳斯反应器中发生的化学反应主要为：

加氢反应器中发生的化学反应主要为：

二、基于硫回收工艺在煤化工装置中的应用

(一)硫回收工艺在煤化工中应用的优势

1.操作简单方便

该工艺操作简单方便， 在硫磺分离器的出口管线上安装光度分析仪检测H2S 和SO2 的比例，用于优化克劳斯单元硫磺的收率，通过调节克劳斯进口主工艺空气流量，使H2S 和SO2 的比例保持在2 比1。

这种方式使得硫回收操作相对灵活、工艺简单相对简单；另外富氧克劳斯硫回收工艺中催化剂使用寿命相对较长， 催化剂热稳定性、化学稳定性相对较好，保证装置长期平稳可靠运行，减少停车次数。

2.效率高，装置能力强

富氧克劳斯不同于一般克劳斯工艺，其采用的是富氧空气，催化转化过程中气量会逐渐减少， 不仅能节约能还可以提高处理能力和降低下游尾气处理装置的负荷。 外加采用的原料为富氧空气时，其含氮量相对较少，随尾气排入大气中的氮氧化物也行对较少，有利于环保。 如果富氧克劳斯采用的原料为100%氧气，对含有70%的硫化氢原料气装置处理能力较强，即便与一般克劳斯工艺采用同样的生产设备， 其装置处理能力也是一般克劳斯的一倍。

3.转化率高

富氧克劳斯用富氧空气替代空气后， 进入系统的惰性气体较少，燃烧炉内富氧空气会随着氧气浓度的不断上升，硫化氢的反应逐渐显著。

4.成本低

富克劳斯工艺简单，且进入系统的惰性气体少，带走的热量较少，这样就可以节省大量的燃料气。 整体装置还有富余蒸汽输出，因此整体能耗不到普通克劳斯工艺的50%。

(二)基于富氧克劳斯硫回收工艺中煤化工装置的应用实例

本文结合富氧克劳斯在煤化工装置中的应用优势， 以神华集团为例，对富氧克劳斯在煤化工装置中的应用进行如下分析。

神华集团以煤为原料生产甲醇，甲醇年产量为167×104t，生产装置原料气采用的是GSP 煤气化技术产生的合成气。 在实际生产中，神华集团介于两市之间，人口较为稠密，对环保要求十分严格。 而富氧克劳斯工艺技术具有操作简单、硫回收率高、成本低和装置适应性强等优势，符合环保需求，最终经过企业内部反复论证，决定采用富氧克劳斯硫回收工艺，并于2011 年7 月投料试车， 以此来处理低温甲醇洗再生部分的酸性气与酸水汽提单元的SWS 气。

神华集团硫回收工艺，选用了由一个克劳斯氧化炉、两个克劳斯反应器、尾气处理单元和尾气焚烧炉共同组成的装置。 投入使用后富氧克劳斯工艺装置硫回收效果显著， 回收能力达到1.725t/h，硫回收率为99%，排放气中的二氧化硫小于0.0336%，经检测符合国家GBl6297—1996 硫生产装置排放要求。

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[2]刘立考,丁彩丽.克劳斯+低温斯科特硫回收工艺在煤化工中的应用[J].西部煤工.2012(10).