摘要：當前我國工業(yè)產業(yè)的發(fā)展不斷加快，富氧克勞斯工藝技術得到了快速的發(fā)展，該項工藝技術實際的操作彈性比較大成本投資較低，可以大幅度提升裝備的工作效率以及生產能力。本文重點介紹了克勞斯硫磺回收工藝技術的發(fā)展現狀，然后重點探討了該項技術的使用優(yōu)勢以及在使用過程中存在的技術性問題，對該項技術經濟性進行了有效的分析，對硫磺回收工藝技術的運用和發(fā)展起到了重要的保障。

關鍵詞：硫磺回收；富氧克勞斯；工藝運用

在煉油企業(yè)尾氣凈化當中，通常情況下使用克勞斯進行硫磺回收，在高硫原油煉制當中產生的酸性氣中硫化氫濃度較高，并且硫元素含量相對較大的時候，通常采用的是二級克勞斯加SCOT尾氣處理技術，這種處理技術屬于一條比較科學和有效的處理方法，并且在經濟方面的投資也比較合理，但是在實施的過程當中仍然存在以下幾個方面的問題，首先在常規(guī)的克勞斯組燃料爐的供風系統(tǒng)當中，普遍采用的是空氣，大量的氮氣進入到系統(tǒng)內部，加大了在反應過程當中的氣體流失率，對反應過程當中的氣體濃度進行一定的稀釋，造成了設備當中的反應轉化率不斷降低，同時為了最大程度上可以滿足工廠的生產和相關操作，必須要設定充足大的設備類型，對管線的尺寸和設備的投資量都進行了提升，其次在常規(guī)的反應容器當中，通過高溫催化劑條件下實現了一種平衡可逆反應，該反應過程當中需要對產物當中的硫元素進行徹底去除。

1.富氧克勞斯工藝技術的發(fā)展

富氧克勞斯屬于克勞斯工藝的一種變體形態(tài)和常規(guī)的克勞斯主要存在的差異性是，主燃料當中的供風所采用的富氧空氣或者是純氧氣其中主要的反應原理，以及常規(guī)的富氧克勞斯工藝相同，富氧克勞斯反應過程當中會產生一定量的硫磺，由于原材料當中的氣體和組成成分當中會產生比較大的波動，常規(guī)的富氧克勞斯操作會反應困難，克勞斯可以為其提供出比較靈活的操作以及充足的生產能力。同時還可以有效的降低裝置當中整體的投資和能源的消耗量，所以說克勞斯最初需要對硫磺回收的裝置的改造，尤其是針對煉廠在早期投入到的克勞斯裝置，基本上都是對于硫磺進行回收的設備以及擴大生產的改造設備。隨著技術的不斷發(fā)展，在最近幾年的發(fā)展過程當中還存在一些全新的設備直接采用了克勞斯。

2. 富氧克勞斯的主要技術優(yōu)勢

2.1降低過程氣量、提高效率和裝置生產能力

富氧克勞斯工藝采用的是富氧空氣來代替常規(guī)的空氣來進行反應，在催化轉化過程當中，內部的氣體含量不斷降低，這種反應方式不單有效節(jié)約了能源消耗，同時在處理能力上也得到了較大幅度的提升，降低下游尾氣的處理裝置當中的負荷。在反應過程當中，因為輸入到系統(tǒng)當中的氮氣含量不斷降低，相對應在尾氣的排出量上，氮化物也會相對應的減少，對環(huán)境的保護非常有效。通過實際的反應過程進行分析，在不同的富氧程度以及對反應裝置的處理能力上屬于一種正比增加的關系，比如采用富氧技術來對酸性氣體進行處理，在反應過程當中氣體的含量會大幅度的降低，對應所需要的設備尺寸也會慢慢減少，在不同的富氧條件下，設備尺寸的關系尤為明顯，如果設計相同處理能力的反應設備，并且采用高濃度的富氧設備。通常情況下所需要的設備常規(guī)尺寸只需要一半左右，除去了制氧單元系統(tǒng)的資源投資，可以節(jié)約將近35%的設備經濟投資量，同時全新的反應設備運輸更加的方便。

2.2增加H2S在燃燒爐內直接轉化成硫的轉化率

使用富氧空氣來替代常規(guī)的空氣，反應燃燒爐內部的溫度會不斷升高。隨著富氧程度的不斷提升，反應速度也在不斷的加快，燃燒爐內部的溫度隨著富氧程度的上升而上升，內部反應溫度的不斷提高，硫化氫的裂解反應程度明顯加強，硫化氫裂解吸熱反應可以吸收反應過程當中一部分的熱量，這樣可以有利于降低反應設備當中的環(huán)境溫度，同時硫化氫裂解反應所產生的氫氣在尾氣處理系統(tǒng)當中進行加氫還原是非常有效的。除此之外，硫化氫的裂解反應不消耗氧氣，所以說隨著硫化氫裂解反應直接轉化成硫化物的幾率會大大提升，進而降低了硫磺回收裝置所需要的氧氣含量。

2.3有利于降低過程氣中有機硫的含量

在常規(guī)的克勞斯反應過程當中，會產生一系列的負反應生成的克勞斯SOC和克勞斯CS2。其內部進一步進行轉化或者是進行吸收，但是因為實際的操作溫度通常情況下都低于最低優(yōu)化溫度，或者是催化劑產生失活等方面因素的影響，仍然會造成一部分的硫化氫損失，在極端的情況下，因為克勞斯SOC和克勞斯CS2所造成的硫回收率不能超過5%。采用富氧克勞斯技術之后，由于在燃燒爐內部的溫度不斷提升，則更加有利于硫元素的轉化反應，通過這種方式可以有效的降低在反應過程當中的硫含量。

2.4提高NH3的分解

由于酸性水汽提當中含有一定量的氨氣，在進入燃燒爐的氨氣，會通過一系列的反應生成一氧化氮，而一氧化氮會不斷的提升催化劑當中的吸附反應，生成的二氧化硫或者是三氧化硫。通過這種反應使得催化劑在硫酸鹽的作用下慢慢失去原有的活性，沒有燃燒過的氨氣也會生成相應的化學鹽沉積，在催化劑上對催化劑的活性產生了明顯的影響。在富氧克勞斯工藝當中因為燃燒爐內部的溫度不斷提升，有利于吸收氨氣過程中的分解反應，尤其是針對在一些高溫的反應過程當中會將其直接分解成為氮氣和氫氣，但是在此過程當中反應過程當中不會增加氧氣的消耗量。

3.富氧克勞斯工藝的操作成本

和常規(guī)的克勞斯相比，運用富氧克勞斯可以明顯的降低經濟投資，如果選擇處理能力相同的設備，使用高濃度的富氧設備，在設備的尺寸上可以降低一半，同時可以解決35%左右的經濟投資。有的人認為相比于常規(guī)的克勞斯因為多了制氧過程，富氧克勞斯操作的費用會有著明顯的提升，其實在制氧過程中所形成的成本增加相對來說是非常少的。在現場的制氧技術比如低溫的分離，變壓過程的吸附以及真空的解析、變壓等，都可以為其提供出比較低廉的氧氣含量，一噸的氧氣成本大約為175到245元，如果上游脫硫、脫水以及下游的尾氣處理單元反應進行綜合的考慮，還可以有效的節(jié)約一部分的經濟成本。硫磺反應常規(guī)性的克勞斯和富氧克勞斯在硫磺回收工藝和回收尾氣單元當中的運用狀況，給出了對應的操作成本的實際對比，通過實際的反應分析可以看出其中在大部分的酸性氣凈化反應過程當中，如果采用常規(guī)的克勞斯工藝，也同樣配有工廠風系統(tǒng)為整個反應過程提供生產，或者是檢修所需要的壓縮空氣或者是氮氣，其中存在很多生產廠家采用的是PSA工藝來獲得空氣當中的氮氣。富氧克勞斯不同的是將分離之后的富氧空氣直接進行排放，造成了一定量的資源浪費，如果使用富氧克勞斯工藝，盡管需要增加現場的制氧流程和設備，但是在分離氧氣之后的氧氣可以用于工廠的生產以及檢修的工作當中，對實現工廠的經濟節(jié)約效果有著非常明顯的提升。

4.結束語：

雖然硫磺回收最終采用二級催化轉化常規(guī)克勞斯加串級SCOT工藝，但是我認為今后再建的硫磺回收裝置可以在常規(guī)克勞斯的基礎上對工藝進行優(yōu)化，采用富氧克勞斯加串級SCOT工藝。這樣不僅能夠大大提高裝置的操作彈性和效率，同時可以減少裝置數量和占地面積能夠明顯減少設備投資和節(jié)能降耗。

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作者簡介：劉文禮，男，1989.05.13.出生，中國石油大學（北京）化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)，云南石化生產四部。

（作者單位：中石油云南石化有限公司）