硫磺回收中的尾气处理技术

摘 要：SO2是严重的环境污染物，我国实施的环保标准《大气污染物综合排放标准》中严格规定了SO2的排放浓度和排放总量，要求硫磺回收装置的总硫回收率不断提高，也推动着尾气处理技术不断发展。

关键词：硫磺回收 尾气处理 SCOT工艺

1 概述

硫磺回收是一项将含H2S等有毒含硫气体中的硫化物转变为单质硫，从而变废为宝，保护环境的化工工程。通常采用克劳斯工艺来实现。

回收原理为：

H2S+1.5O2=SO2+H2O+518.9kJ/mol H2S+0.5SO2=0.75S2+H2O-4.75kJ/mol

H2S+0.5SO2=1.5n·Sn+H2O+48.05kJ/mol

一般硫磺回收率可达95～98%。如果需要进一步提高硫磺回收率，则需在硫磺回收装置后附加尾气处理装置。

2 硫磺回收工艺技术

2.1 工艺技术

含H2S酸性气体的处理，工业生产中多采用固定床催化氧化工艺、液相直接氧化工藝和生物脱硫及硫回收工艺。

2.1.1 固定床催化氧化工艺

代表性的工艺是Claus工艺。常规Claus工艺的特点是流程简单、设备少、占地面积小、投资省、回收硫磺纯度高。在常规的Claus硫磺回收工艺基础上又发展为多种工艺，主要有：SCOT工艺、Super-Claus工艺、CLINSULF工艺、MCRC工艺等。

2.1.2 液相直接氧化工艺

有代表性的液相直接氧化工艺主要有：ADA法和改良ADA法脱硫、栲胶法脱硫、氨水液相催化法脱硫等。液相直接氧化工艺适用于硫磺的“粗脱”，如果要求高的硫回收率和达到排放标准的尾气，宜采用固定床催化氧化工艺或生物法硫回收工艺。

2.1.3 生物脱硫及硫回收工艺

有代表性的工艺是Shell-Paques工艺。该工艺具有流程简单，操作弹性大，占地面积小，安全可靠等特点，对于低浓度低总硫的装置，由于其一次投入、操作成本和能耗都比较低，不失为一种非常好的选择。

2.2 选择工艺技术的原则

硫磺回收装置作为大型化工生产装置的环保治理装置，在选择工艺技术时必须考虑：

（1）采用该技术处理后的气体完全满足国家和地方相应排放标准；

（2）装置运行必须可靠（包括稳定性、可操作性、安全性）；

（3）装置投资、运行综合费用低。

2.3工艺技术的选择

综合考虑，SCOT工艺虽然连续投资消耗较高，但其净化尾气含H2S低，总硫回收率可达99.8%以上，对克劳斯装置适应能力强，操作灵活，操作弹性大，是目前世界上装置建设较多、发展速度较快，将规模和环境效益与投资效果结合的较好的一种硫回收工艺。

3 SCOT工艺及发展

SCOT硫磺回收尾气处理工艺由荷兰Shell公司开发，自1973年第一套装置投产以来，世界各地现已建设了200余套工业装置，已发展成为一项非常有竞争性和吸引力的硫回收尾气处理技术，也是我国引进后消化吸收最好的尾气处理技术。

3.1 基本原理

SCOT工艺的基本原理是采用一种钴-钼催化剂，将Claus尾气中硫化物预热后加氢还原转化为H2S，然后用醇胺溶液进行选吸脱硫，再将提浓的H2S返回到Claus段再次转化处理。传统的SCOT法已能满足总硫低于250ppmv的目标，与上游的Claus装置一起，总硫回收率可达99.8%。

3.2 新型的SCOT工艺

近年来，SCOT工艺不断地发展，在常规工艺的基础上，又开发了几种新型的SCOT工艺，包括Super-SCOT工艺、LS-SCOT工艺和串级SCOT工艺。

3.2.1 Super-SCOT工艺

Super-SCOT工艺是由荷兰Comprimo公司在传统的SCOT还原吸收工艺基础上，为进一步提高尾气净化度和节能降耗而设计的新工艺。其还原吸收段工艺流程为含H2S的原料气和空气在Claus反应器反应，反应后气体经急冷塔冷却送入吸收塔，净化气送至焚烧炉焚烧，从吸收塔底部出来的富液送到再生塔再生。经一段再生后，一部分半贫液返回吸收塔中部，另一部分半贫液进入二段再生塔进行深度气提，得到的超贫液再送到吸收塔的顶部循环。由于超贫液中H2S的分压很低，当吸收温度进一步降低时，H2S在吸收塔内醇胺溶液中的溶解度增加，使排入尾气中H2S浓度得到进一步降低，从而提高了尾气的净化率，同时还节省了30%用于再生的蒸汽消耗量。

Super-SCOT工艺采用两段再生改善气提效率而得到半贫液和超贫液，使贫液更“贫”而使蒸汽消耗降低。与传统的SCOT工艺相比，该工艺的另一项改进是降低超贫液的温度从而改善酸气的吸收效率。H2S在醇胺溶液中的溶解度随温度降低而增加，因此在贫液质量相同时，降低贫液温度可提高气体净化度。

两段再生和降低贫液温度在具体的工艺设计中可依情况采取其一或两者兼用[1]。据资料介绍，采用新设计的Super-SCOT工艺，净化尾气中残余的H2S浓度可从原来的300ppm降至10–50ppm。

3.2.2 LS-SCOT工艺

LS-SCOT工艺意为低硫（Low Sulfer）SCOT工艺，采用廉价的添加剂，改善溶剂的再生，使贫液排出吸收塔时H2S的含量小于10×10-6。与传统的SCOT工艺相比，其增加了吸收塔和再生塔塔板数量，在蒸汽耗量相同时，贫液的质量较高。另外，LS-SCOT工艺为了减少净化气中50%的H2S含量，要求其进入吸收塔的溶剂和气体的温度在35℃左右，约比SCOT工艺低5℃，故需增加冷却器的面积。因此LS-SCOT工艺的投资费用虽比SCOT工艺要高15%，但其硫的回收率保证值却从原来的99.8%进一步提高到了99.95%。

3.2.3 串级SCOT工艺

荷兰STORK公司还成功开发出了串级SCOT工艺。其和SCOT工艺相比有以下特点：再生塔设计为共有装置，直接将吸收塔底的富液送至上游脱硫装置吸收塔中部，进一步提高富液的酸性气负荷后，再送至共有的再生塔。这样溶剂循环总量减少的同时，也减少了蒸汽的消耗，既降低了能耗、节省了投资，还可与一个或多个吸收、再生系统相连接，即使上游脱硫装置的吸收塔停工，也可保证连续运行，因此操作非常灵活。该工艺已在生产中获得了成功应用。

4 结语

硫磺回收中的尾气处理技术已经由单纯的环保技术发展成为兼具环保效益和经济效益的重要工艺技术。但我们仍有必要及时地了解国外先进的硫回收工艺新进展，结合我国的实际情况，在立足国外已有工艺技术、催化剂和设备的基础上，做好消化吸收工作，从而不断提高我国硫回收技术整体水平。

参考文献

[1] 颜廷昭 还原吸收法硫磺回收尾气处理技术进展[J]，天然气与石油， 2000，18（2）：21-22

著者简介：朱晶玉，云南省危险化学品登记中心助理工程师，从事危化品安全管理工作。电话：18388165942；E-mail：zhujingyu11@163.com