煤化工项目硫回收工业技术分析

　　杨庆春

　　新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密 839303

　　摘要：现如今，我国是社会经济迅猛发展的新时期，随着社会经济的快速发展以及工业化进程的不断开展，新时期人们对煤炭、石油等能源的需求量越来越大，虽然我国煤炭资源比较丰富，但是石油储备有限，为进一步满足人们生产生活的需要，当前我国加快了发展煤炭和石油产业的步伐。随着煤化工项目的开展，其在满足人们基本需要和社会建设需要的同时也带来了环境污染问题，尤其是含硫尾气的大量排放严重污染大气环境和影响人身体健康，不利于绿色可持续发展目标的实现。因此如何高效回收硫资源已成为当前煤化工项目发展过程中面临的主要问题。通过简析煤化工项目硫回收特点，分析硫回收工艺技术，并对其进行比较，提出煤化工项目应用硫回收工艺的注意要点，以不断提升煤化工装置的应用效率，有效降低环境污染问题。

　　关键词：煤化工项目;硫回收工艺;技术分析

　　引言

　　因为传统的煤炭应用方式成本高、污染严重，所以现代煤化工项目都开始使用煤气化技术，该项技术可使固体煤炭气化，生成煤气，再将煤气输送给用户，气体在用户端会被充分利用，煤炭的资源利用率大幅提升，同时充分的利用率可以避免污染产生，可见煤气化技术具有较高应用价值，值得推广。但现实情况来看，我国煤气化技术的推广情况并不乐观，如2017年电力、重工业、建筑、化工等煤炭资源的“大户”行业中，仅有3%使用了煤气化技术，其余依旧使用传统方式，在这种情况下就有必要展开相关研究，主要介绍煤气化技术的功效性、具体运用方式，旨在大范围推广煤气化技术。

　　1煤化工项目中硫回收的特征

　　1)产生较低浓度的酸性气体我国煤化工项目中，主要是根据低温甲醛法跟NHD法原理，设计空气净化装置。不过，由于技术落后，化学反应之后所产生的酸性气体浓度较低，一般仅在20%～30%。2)完全燃烧目前，我国煤化工设备可以提供足够的纯净氧气，并且完全反应之后产生浓度较低且量小的酸性气体，同时，氮气也会随之生成。3)设备效率较低煤化工设备消耗油量低，生成硫磺少，不高于5万t/a。4)生成气体浓度差异大根据特性来分，煤的种类很多，而生成气体的浓度跟煤的种类密切相关，煤种类不同，发生化学反应也大不相同，所以生成的酸性气体浓度也差异较大。

　　2煤化工项目硫回收工业技术分析

　　2.1原始克劳斯工艺

　　克劳斯工艺是利用低温甲醇来对酸性气体进行处理，可以将硫化氢转化为单质硫，其中一部分硫化氢与氧气进行燃烧产生二氧化硫，大部分硫化氢和二氧化硫在温度适宜的环境下经过催化剂的催化作用会产生硫黄，但是其二氧化硫在发生反应的过程中也会有许多副反应。克劳斯工艺操作简单，经过优化和改良之后可以分为直流法、分流法和直接氧化法，主要工艺是通过控制煤化工装置中硫化氢与氧气的比例，使其彼此之间发生氧化反应，产生的二氧化硫经过催化剂作用与硫化氢气体发生催化反应之后产生硫黄，其中分流法不能直接生成硫黄制品，而是有2/3的酸性气体会和出口气共同通入冷凝器进行冷凝。通过二级克劳斯理论硫黄的回收率在92%左右，通过三级克劳斯理论的硫黄回收率可达到98%，因此克劳斯硫黄回收工艺已成为运用最为广泛的工艺之一。

　　2.2流化床气化

　　流化床气化是一种对煤炭进行加温，促使煤炭处于沸腾状态，同时施于沸腾状态煤炭上升气流，这样气流就会带走煤炭在沸腾过程中产生的煤炭颗粒，最终完成煤气生产。流化床气化的技术特点在于煤炭颗粒与气化剂在空间底部会聚集，并保持流运动状态，这样能更好地进行固体排渣，这一特点来源于流化床气化气化炉的锥形结构，比较常见的气化炉为常压Winkler炉、加压HTW炉。两大气化炉的具体内容如下。①常压Winkler炉，该气化炉主要可以应用于高活性煤炭的煤气生产中，应用时需要以氧气、蒸汽作为氧化剂，结合流化床的沸腾作用实现煤炭气化。②加压HTW炉，该气化炉是在常压Winkler炉开发而出的，因此基本特征与前者无异，但区别在于加压HTW炉应用中的温度更高，同时还会给内部空间施加压力，因此具有更高的生产效率，还可以降低能耗。

　　2.3超级克劳斯工艺

　　高温反应阶段跟3个催化反应阶段组建成超级克劳斯工艺，其中，每个阶段都包括硫磺析出跟克劳斯反应器。超级克劳斯反应器，除了最后1个反应器需要超级克劳斯催化剂外，其余2个都是采用常规催化剂，并且它有选择性地使用氧化剂。使用氧化剂之后，回收率几乎能达到99%。超级克劳斯工艺除了包含初级克劳斯工艺的优点之外，也不需要大量的投入，成本方面不高，跟普通克劳斯工艺的花费基本持平;同时，低浓度的H2S，符合国家对于环保的指标要求。

　　2.4生物脱硫工艺

　　生物脱硫工艺是通过生物法或铁变价法将碱液再生，主要是将经过处理之后产生的酸性气体分离出液体，避免混合物状态的产物对设备造成腐蚀，然后将分离的气体转移到吸收塔内部，经过反方向接触吸收塔中的弱碱性溶液，可以将绝大部分硫化氢进行吸收处理，并且将残余物质进入到脱碳系统中，而液体直接进入闪蒸罐中，最后将火炬系统中的溶液返回到生物反应器中，并与空气相互作用形成元素硫，而硫黄将以泥浆的形式被抽出，可以用来制作简单的硫黄工艺品。生物脱硫技术的工艺操作简单，不要求硫化氢浓度，回收率极高，可达到99.99%以上，并且可直接处理硫化氢浓度很低的合成器，不需要使用其他添加剂使用，能够降低硫回收中化学药剂的二次污染风险，但是其再生反应器的尺寸较大，操作成本较高，所以其覆盖面狭窄，只适用于硫黄产量较小的规模装置。

　　2.5煤气化技术运用要求

　　1)技术选型虽然不同煤气化技术形式存在优劣之分，但不代表可以只选择最先进的技术来进行生产，事实上不同技术形式有自身适用条件，且涉及经济成本问题，因此企业在煤气化技术运用之前应当根据生产条件、自身经济状况慎重选择技术形式。2)技术配置所有煤气化技术形式都需要使用到相关设备，且设备关系到技术的生产效率，因此在技术应用中企业要根据技术要求做好相关设备配置工作。以气流床气化为例，该项技术的核心设备为德士古煤气化炉，同时因为该项技术的热化率较低，所以要配置高功率的热回收系统。另外，考虑到气流床气化应用中的高温熔渣会腐蚀炉壁，因此还要注意气化炉的材质。

　　结语

　　不同的硫回收工艺特点不同，优缺点也有所差异，在面对不同的项目时，我们要根据项目的特点，核算成本，综合比较，选择合适的工艺技术。在煤化工项目方面，克劳斯延伸工艺比较适合成本相对低、产量高的项目;在一些大型石化项目方面，推荐使用斯科特工艺，虽然成本很高，但是硫回收率也很高;而对于生物脱硫技术，它的成本相对较高，条件也相对苛刻，应用领域较为狭窄，所以暂时不推荐使用，除非有特殊要求。无论是从初期成本、后期投资，还是从产品来说，克劳斯延伸工艺相对煤化工产业绝对是不二之选，同时，克劳斯延伸工艺也适用于硫回收项目，在选择延伸工艺的基础上，还应该根据项目的特点以及要求，来确定最终是选择何种克劳斯工艺。我国大部分煤化工项目均是采用超优克劳斯工艺的硫回收，但是，它所需要的资本比较多，成本高。所以，我们一方面应该积极学习国外的先进技术，取长补短，另一方面，我们也应该鼓励创新改造，提高自身综合实力，争取能够开发出新的硫回收工艺技术及其设备。

　　参考文献

　　[1]许清鑫.克劳斯法硫黄回收工艺技术探讨[J].化工管理，2020(27)：98-99.

　　[2]张亚维.煤化工装置中的硫回收工艺和生产标准分析[J].化工管理，2019(12)：201-202.

　　[3]何丽蓉，郭宁宁.浅谈硫回收工艺在煤化工装置中的应用[J].工艺管理，2017(5)：88，90.

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