金燕(江蘇索普工程科技有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

煤化工硫回收裝置的工藝選擇探討

金燕(江蘇索普工程科技有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

煤作為世界最主要的能源之一，其利用價值以及開采工藝越發(fā)受到人們的重視。本篇文章主要從煤化工硫回收裝置的特點出發(fā)，就其工藝進行相關(guān)分析探討，并結(jié)合實際，根據(jù)不同情況，選擇最為恰當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)，在落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的同時，確保經(jīng)濟效益也能達(dá)到最大化。

煤化工;硫回收裝置;技術(shù)工藝;研究探討

0 引言

隨著人類對能源的需求逐年增加，能源危機及環(huán)境污染等問題開始日益顯現(xiàn)。煤作為我國乃至整個世界最為主要的能源之一，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展也正處于突飛猛進的勢頭。就目前來說，如何將通過氣化，將煤變成氣，是煤化工產(chǎn)業(yè)中最重要的一項工作之一。只有將煤轉(zhuǎn)化成氣，才能對其進行二次加工，進而生產(chǎn)出木精、二甲醛、天然氣等。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前大多數(shù)的裝置其年產(chǎn)量大多在30萬噸到120萬噸，而每天所消耗的煤的數(shù)量，大多在2000噸到5000噸，因此，根據(jù)相關(guān)的計算，硫回收裝置的使用，可以保證硫磺的日產(chǎn)量達(dá)到至少15噸。除此之外，隨著生態(tài)環(huán)境問題的日益突出，人們也越發(fā)重視可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實，而在這樣的形勢下，過去的工藝已不再能適應(yīng)當(dāng)前社會經(jīng)濟的發(fā)展，因此，及時對硫回收裝置工藝進行最為合理、恰當(dāng)?shù)倪x擇是極其有必要的。

1 煤化工領(lǐng)域中硫回收裝置的特點

1.1 規(guī)模不夠龐大

就目前形勢來看，煉廠裝置的煉油能力以及天然氣能力都比較強，對此，硫回收裝置的規(guī)模也在日益增大，但相較于硫回收裝置而言，煤化工裝置的規(guī)模就相對較小，其硫磺的年產(chǎn)量最多也只有5萬噸左右。

1.2 酸性氣構(gòu)成較為復(fù)雜

首先，煤本身就是一個構(gòu)成較為復(fù)雜的物質(zhì)，這也直接導(dǎo)致了其產(chǎn)生的酸性氣構(gòu)成也較為復(fù)雜，其中甚至還包含著如木精、氰化氫等雜質(zhì)，這些物質(zhì)對于硫回收裝置的運行所帶來的影響不容小覷。

1.3 酸性氣的濃度偏低且變化幅度較大

煤化工裝置酸性氣主要通過合成氣凈化而來，而天然氣凈化廠酸性氣則主要來自于醇胺，因此，氫硫酸的含量相對較低，大約只能維持在25%左右，除此之外，酸性氣的濃度也不穩(wěn)定，時常會發(fā)生變化。

2 煤化工領(lǐng)域硫回收工藝種類

目前，主流的硫回收技術(shù)分為濕法硫酸技術(shù)WSA、改良型克勞斯技術(shù)、帶尾氣吸收的克勞斯技術(shù)三種。

傳統(tǒng)三級克勞斯脫硫技術(shù)是將含H2S氣體通過部分生成SO2，再發(fā)生克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫，達(dá)到脫硫效果，從硫磺回收部分排出的制硫尾氣,仍含有少量的H2S、SO2、COS、Sx等有害物質(zhì)，據(jù)了解我國2002年后建設(shè)的硫回收裝置均帶有尾氣處理系統(tǒng)?，F(xiàn)將相關(guān)技術(shù)分析如下。

2.1 濕法硫酸工藝WSA-代表公司為丹麥托普索

利用硫磺制酸原理，通過將H2S全部焚燒轉(zhuǎn)化為SO3，用水吸收制成商品級硫酸。

其工藝特點有：

(1)硫回收率高。采用活性較高的專用催化劑和合理的溫度控制來獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，硫的回收率可達(dá)99%以上，尾氣SO2為400mg/m3,無H2S，可直接排放。

(2)適用范圍廣。原料組成、進料數(shù)量等大幅度波動不會影響裝置正常運行，可處理各種含硫酸性氣體及廢硫酸，尤其不受原料中烴類、氰化物、碳化物等組分的影響，能處理H2S體積分?jǐn)?shù)在3%～60%范圍內(nèi)的酸性氣體。

(3)無環(huán)境污染。該工藝除消耗催化劑外不需要任何化工藥品、吸附劑或添加劑。不產(chǎn)生廢料或廢水，對環(huán)境沒有二次污染。

(4)運行成本低。除裝置開車時需啟動燃料外，一旦運轉(zhuǎn)起來，可高效回收大量的工藝反應(yīng)熱，副產(chǎn)6.0MPa、420℃的過熱蒸汽。

(5)操作簡單可靠。整個裝置采用DCS 自動控制，僅有一個操作工和一個巡檢工就可以控制整個裝置操作。

(6)工藝布局簡單，占地面積小。

2.2 改良型克勞斯技術(shù)-代表公司為荷蘭荷豐。

采用H2S過剩操作原理(可選增加超優(yōu)克勞斯?fàn)t將大部分SO2轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫和H2S)，增加超級克勞斯?fàn)t對H2S進行選擇性氧化，解決傳統(tǒng)三段克勞斯出口尾氣不達(dá)標(biāo)的問題。

其工藝特點有：

(1)總的硫磺回收率高，達(dá)99.3%-99.5%。焚燒爐出口尾氣SO2〈550mg/Nm3，排放廢氣符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(GB 20426-2006《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》)要求。

(2)在超優(yōu)克勞斯工藝中，克勞斯催化反應(yīng)器要求在過量的H2S下操作，這種操作方式可以防止克勞斯催化劑在還原條件下硫酸化，從而延長了催化劑的使用壽命。

(3)與常規(guī)克勞斯工藝相比，小幅度增加公用工程消耗的情況下大大提高總的硫磺回收率。

(4)超優(yōu)克勞斯工藝適用于酸性氣濃度范圍廣，H2S濃度可以在23%～93%之間。

2.3 帶尾氣吸收的克勞斯技術(shù)

代表公司為山東三維SSR,及荷蘭荷豐低溫SCOT。主要通過在克勞斯尾氣后部增加催化加氫裝置，將大部分含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化為H2S后用MEDA溶液吸收，尾氣至焚燒爐燃燒后達(dá)標(biāo)排放。MEDA富液中H2S解析后送制硫爐，再生后的貧液循環(huán)使用。

該技術(shù)是目前公認(rèn)的處理硫回收尾氣最為徹底的技術(shù)，主要適用于無熱電脫硫裝置的企業(yè)。尾氣凈化度較高，SO含量一般為120-200ppm，不含硫化氫。但由于使用溶液吸收法，投資費用和運行費用均較高。

3 硫回收工藝的選擇以及需要考慮的因素

3.1 嚴(yán)格遵循環(huán)保的原則

我們必須意識到保護環(huán)境的重要性，任何企業(yè)或是經(jīng)濟的發(fā)展，都不能以破壞環(huán)境為代價，因此，在硫回收工藝的選擇上，一定要秉承保護環(huán)境，落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的原則，盡可能的選擇耗能低，污染小，利用率高的工藝設(shè)備。

3.2 技術(shù)要求

要結(jié)合具體情況，進行具體分析。從煤化工的一些特點出發(fā)，盡可能的選擇適合酸性氣濃度不高的工藝，這類工藝往往具有高彈性，對于成分較為復(fù)雜的氣體，處理起來也是游刃有余。另外，工藝的可靠性以及安全性也是不能忽視的，利用純氧燃燒系統(tǒng)等，可以從很大程度上提高工藝的安全可靠性。

3.3 裝置投入的成本以及相關(guān)的操作費用

在硫回收工藝的比選上，除了要考慮到保護環(huán)境，技術(shù)處理等方面，還要進行合理的成本預(yù)算評估，在保證尾氣排放達(dá)標(biāo)情況下，盡可能的降低成本預(yù)算，只有這樣，才能保證經(jīng)濟利益的最大化。

4 結(jié)語

通過技術(shù)方案比選，WSA技術(shù)投資費用過大。帶尾氣處理技術(shù)的SSR及SCOT投資也較大，操作復(fù)雜，經(jīng)濟性較差。改良型克勞斯技術(shù)擁有安全系數(shù)高，成本低，技術(shù)先進等優(yōu)勢，因此是當(dāng)前形勢下，煤化工硫回收裝置的最佳工藝。此外，其污染物的排放量也符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，貫徹了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，更為其以后的長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造了可能，由此可見，該工藝能得到廣泛的推廣與運用也是必然的趨勢。

[1]馬少紅,張明成,程東風(fēng),史彥輝,馬小東.煤化工硫回收裝置尾氣處理現(xiàn)狀及改造工藝選擇[J].中氮肥,2016，(05):78-80.

[2]宋翔.硫回收工藝在煤化工裝置中應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備,2015，(12):87-89.

[3]趙中.Claus硫回收工藝在煤化工裝置中的應(yīng)用[J].大氮肥,2012，(04):229-232+242.

[4]張明成,蔣保林.煤化工項目硫回收工藝技術(shù)分析[J].廣東化工,2011，(09):173-174+166.