劉濤 張利萍（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

克勞斯法硫磺回收工藝技術(shù)的應(yīng)用與趨勢(shì)

劉濤 張利萍（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

近年來(lái)，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，而石化企業(yè)在對(duì)資源加工處理過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)出硫化氫等污染物質(zhì)。采用克勞斯法硫磺回收工藝，不僅可以最大限度地降低廢氣對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，而且能夠高效地回收硫磺產(chǎn)品，從而提高了能源的利用效率與價(jià)值。目前我國(guó)克勞斯法工藝流程的應(yīng)用現(xiàn)狀還存在諸多不足，因此只有不斷對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新和升級(jí)，才能實(shí)現(xiàn)硫磺回收和尾氣處理的高效協(xié)同發(fā)展。

克勞斯法；硫磺回收；工藝；應(yīng)用；趨勢(shì)

隨著我國(guó)石化工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于環(huán)境所造成的污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。眾所周知，硫化氫氣體對(duì)于環(huán)境具有很大的危害，而石化企業(yè)在對(duì)煤炭和石油的加工中會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫。一方面，硫化氫作為污染物質(zhì)需要處理消除，另一方面，硫化氫作為一種資源還可以加工轉(zhuǎn)化利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)硫磺產(chǎn)品以及其他部門化工原料的回收，同時(shí)還可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，采用克勞斯法硫磺回收工藝技術(shù)可以很好地解決上述問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保與效益之間的同步協(xié)調(diào)發(fā)展?？藙谒狗üに囀殖墒?，已經(jīng)具有將近百年的歷史，目前在國(guó)內(nèi)發(fā)電廠、焦化廠、煉油廠、煤氣化廠和化肥廠等石化企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展和科研技術(shù)的不斷推進(jìn)，克勞斯法硫磺回收工藝技術(shù)也在不斷優(yōu)化和完善，進(jìn)而向高效化、品質(zhì)化、環(huán)保化和經(jīng)濟(jì)化趨勢(shì)逐漸衍變。

1 克勞斯法硫磺回收工藝的優(yōu)勢(shì)

首先，克勞斯法硫磺回收工藝具有操作靈活方便和彈性范圍大的優(yōu)點(diǎn)，而且熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度也很高，同時(shí)維修方便，裝置運(yùn)行平穩(wěn)可靠，并能減少有害物質(zhì)的排放，催化劑的使用壽命能多達(dá)10年左右；其次，克勞斯法對(duì)于硫磺的轉(zhuǎn)化效率和回收效率十分可觀，可以實(shí)現(xiàn)加工處理過(guò)程的連續(xù)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)副反應(yīng)的現(xiàn)象能夠有效控制，最為關(guān)鍵的是可以滿足環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)要求；再次，克勞斯法對(duì)于酸性氣濃度不同范圍的適應(yīng)能力較強(qiáng)，不僅可以滿足新建裝置設(shè)備，而且對(duì)于傳統(tǒng)裝置改造升級(jí)的情況也較為適合。同時(shí)三廢問(wèn)題可以得到最大限度的降低和抑制?；诳藙谒狗ㄑb置適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于石化企業(yè)硫磺回收與尾氣處理環(huán)節(jié)；最后，相對(duì)來(lái)講克勞斯法的系統(tǒng)操作并不復(fù)雜，因此投資費(fèi)用低，而且工藝流程也容易操控和管理。此外硫磺作為生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品的重要工業(yè)原料，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值更為凸顯。

2 對(duì)克勞斯法硫磺回收工藝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢(shì)的探究

2.1 傳統(tǒng)克勞斯工藝

傳統(tǒng)克勞斯法的技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，且穩(wěn)定、成熟，簡(jiǎn)單來(lái)講，其加工原理就是催化氧化制硫的過(guò)程。傳統(tǒng)克勞斯法是硫回收工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)，其影響意義和深度很大。從目前石化工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用分析來(lái)看，傳統(tǒng)克勞斯工藝包含有三種改良型式，分別為：直流法、分流法和硫循環(huán)法。其中，直流法又稱部分燃燒法，即全部酸氣中烴類在反應(yīng)爐內(nèi)完全充分燃燒，而硫化氫中1/3的部分要氧化為二氧化硫，進(jìn)而將生成的二氧化硫與剩余的硫化氫在一定催化配比下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以生成所需的的硫磺產(chǎn)品。而分流法是只是利用酸氣的1/3進(jìn)入反應(yīng)爐，之后剩余的酸氣與出口氣一同進(jìn)入一級(jí)冷凝器，因此分流法不會(huì)產(chǎn)生成型的硫磺產(chǎn)品。

2.2 超級(jí)克勞斯工藝

隨著技術(shù)的衍變和更新，因此傳統(tǒng)克勞斯法硫磺回收工藝也在不斷與時(shí)俱進(jìn)。超級(jí)克勞斯工藝就是技術(shù)升級(jí)和變形的重要代表，即在原有技藝的基礎(chǔ)上添加了一個(gè)超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器。轉(zhuǎn)化、冷凝、分硫、過(guò)程氣再熱是以往克勞斯技術(shù)的主要常規(guī)步驟，硫磺回收率一般在97%左右，而且受到熱力學(xué)平衡的限制，硫產(chǎn)率還容易出現(xiàn)降低，與此同時(shí)，硫醇等副產(chǎn)品也極易產(chǎn)生。通過(guò)超級(jí)克勞斯工藝的運(yùn)用，解決了空氣和酸氣比例控制的難題，尤其是將硫化氫直接用于硫磺生產(chǎn)，這極大提升了硫磺的回收效率，相比于傳統(tǒng)工藝，總回收比例能提高2%以上。

2.3 克勞斯低溫、富氧和直接氧化工藝

首先，克勞斯低溫工藝是在低于硫露點(diǎn)的環(huán)境下進(jìn)行操作的技術(shù)，其變革特點(diǎn)就是根據(jù)硫露點(diǎn)，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化器操作溫度，因此廣泛用于硫回收，且回收效率很理想。然而低溫工藝的前期投資成本和后期操作費(fèi)用也很高，同時(shí)比較適用于大型化酸氣處理回收；其次，傳統(tǒng)克勞斯工藝是以空氣作為催化劑，由于空氣中所含大量的氮?dú)?，因此總硫回收率相?duì)低一些。而克勞斯富氧工藝是以氧氣直接作為催化劑，不僅提升了設(shè)備的處理能力和效率，同時(shí)對(duì)于硫化氫含量的范圍也極為適應(yīng)。由于氧氣成本較高，為了節(jié)約成本提升經(jīng)濟(jì)效益，因此要對(duì)技術(shù)持續(xù)改進(jìn)，目前多以較低的富氧程度下進(jìn)行處理加工；最后，克勞斯直接氧化工藝可以分為氣相氧化法和液相氧化法。由于常規(guī)克勞斯工藝中當(dāng)硫化氫占有比例較低時(shí)，設(shè)備的溫度就會(huì)降低，從而影響了加工的深入進(jìn)行，因此采用直接氧化工藝可以提升硫回收率，而且對(duì)于有機(jī)硫的去除效果也能達(dá)到55%—85%左右。

2.4 超優(yōu)克勞斯工藝

超優(yōu)克勞斯工藝實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是是對(duì)超級(jí)克勞斯工藝的進(jìn)一步完善與改進(jìn)，從而開(kāi)發(fā)出來(lái)的新工藝。該工藝的核心改進(jìn)在于最后一級(jí)反應(yīng)器床層中增加了加氫還原催化劑，通過(guò)將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫與硫化氫后，實(shí)現(xiàn)了加氫還原催化的最佳效應(yīng)。超優(yōu)克勞斯工藝的優(yōu)勢(shì)在于能夠面對(duì)進(jìn)料量和反應(yīng)器數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)硫磺回收的針對(duì)性處理，回收率可以達(dá)到99.5%以上。

總之，隨著我國(guó)石化工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)硫原油煉制所產(chǎn)生的污染處理加工十分必要。與此同時(shí)，提升硫磺的回收質(zhì)量和產(chǎn)能成為了未來(lái)克勞斯技術(shù)創(chuàng)新的重要目標(biāo)。在國(guó)家構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的新形勢(shì)下，如何實(shí)現(xiàn)硫磺回收與節(jié)能減排之間的相互協(xié)調(diào)，是確保石化企業(yè)能夠提升可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵支撐。

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