煤化工硫回收装置尾气处理现状及改造工艺分析

冯鹏波

（陕西延长石油榆林煤化有限公司，陕西 榆林 719000）

煤化工硫回收装置尾气处理，是提高煤化工硫回收装置尾气处理质量的关键。尤其是社会经济以及煤化企业改革背景下，环保成为发展关注的重点。煤化企业如果想要实现可持续发展，必须有效改善企业生产过程中的环境污染问题。

1 煤化工硫回收工艺介绍

随着我国经济的迅速增加，煤化工对硫回收装置规模的加大以及深度的不断加深，同时环保的要求不断严格，国家统一制定标准要求尾气排放量越来越低、浓度也越来越低。随着煤化厂装置设备不断向大型化、自动化发展，因此对于尾气处理装置成了必须具备的工艺流程。克劳斯硫回收工艺是应用最广泛的工艺技术之一，在实际应用中不需要过于复杂的操作，没有过高的投资，并且操作工艺非常成熟，所以是最常见的选择。

1.1 克劳斯还原吸收工艺分析

克劳斯还原吸收工艺的应用，以克劳斯工艺为前提，及时引酸性气体进入到燃烧炉，如此转换酸性气体中的H2S，经过有效燃烧生成SO2，随后两种气体均进入到克劳斯反应器中，经过有效的氧化还原处理，对混合气体进行催化，及时将硫分离出来，最后尾气处理装置及时将尾气有效处理。因为尾气吸收存在多种方法，所以需要结合实际情况妥善选择吸收方法［1］。

其中物理吸收方法主要通过溶剂完成加氢还原，亦或是将物理吸收与化学吸收有效融合，及时得到H2S尾气。随后应用富液对尾气再次处理，引入到再生塔，经过有效的再生循环，提高H2S气体浓度，将其装置到硫回收装置上游。燃烧反应作用下，得到单质硫，随后再进行克劳斯反应，提升单质硫纯度。最后获得的单质硫，还要进行净化处理，含量约在300×10-6。这种混合方法根据对总硫回收调查，回收率约为99.8%，效果非常理想，尤其是应用在甲基二乙醇胺吸收剂基础上［2］。

所谓化学吸收法，主要包括络合铁法以及ADA法。其中ADA法的应用最为常见，选择碳酸钠稀碱液为主要的氧化介质，并且添加适量的蒽醌二磺酸钠催化剂，通过氧化反应直接获取硫磺。络合铁法的应用，则通过对H2S的转化，以螯合铁溶液获取其中的单质硫。除此之外还包括栲胶法，主要介质为栲胶溶液，转变H2S获取到硫磺。

克劳斯还原吸收工艺在实际应用中不仅具有超强适应性，并且操作相对较为简洁灵活。虽然在实际应用中会遇到前部分出现异常反应的情况，但是依然不会影响到催化剂效果发挥，不会受到硫回收率变化而影响到最终的效果。通过物理与化学反应法为尾气吸收创造屏障，确保含硫污染物得不到有效控制，硫回收率得到保证的同时，尾气吸收效果良好。

1.2 低温克劳斯工艺

低温克劳斯工艺主要依据放热反应的可逆性为基础，将反应温度适当降低，以此对硫转化率加以平衡。当然温度与反应速度成正比，如果温度降低，则需要注意反应速度，以适当调整确保工艺流程顺利进行。催化剂是调整温度与速度的最佳选择。低温克劳斯工艺主要是通过对硫的氧化，加上气相催化处理，将其调整为单质硫。硫回收装置的应用，及时将温度调整为220℃，随后引导酸性气体进入其中，并且提前对硫回收装置中的空气预热，经过混合处理全部输送至低温克劳斯反应器中，这个过程中H2S经过在不断氧化。提前在系统中增加冷却调节反应器，并且控制硫的露点必须低于反应器出口温度，如此为锅炉给水提供参考，并且及时传递反应热，经过冷凝器将酸性气体中的硫析出。

整个过程都需要克劳斯催化剂，以常规种类为主。硫回收率在94%～98%，回收效果比较理想。相较于克劳斯还原吸收工艺，硫回收率较低，但是在投资费用以及空间等方面占有突出优势。经过不断研究，低温克劳斯工艺不断升级，尤其是最新的低温克劳斯-SDP硫回收工艺，将回收率提升至99.2%。当然实际应用中也存在一些不足，任何环节都不能出现偏离，一旦出现偏离将会直接影响到硫回收率。

1.3 克劳斯催化氧化工艺

克劳斯催化氧化工艺主要以克劳斯常规硫回收处理基础上，及时应用专门制作的催化剂对尾气进行催化，这个过程需要结合实际情况有效选择，以此达到总硫回收率提高的目的。当前应用形式最多的便是超级克劳斯工艺，利用氧化催化剂，选择性的氧化酸性气体，整个氧化过程反应率达到85%，并且不会在氧化过程中产生水或者二氧化硫，主要氧化物为单质硫，硫回收率至少为99%。

超级克劳斯工艺应用期间，会根据工艺运行需要，安装选择性的催化剂装置在第二个反应器位置，通过对二氧化硫的有效转化，得到单质硫，并且降低二氧化硫含量。不仅如此，最后一个反应器同样会安装催化剂，转变H2S为单质硫，整体的反应率虽然相较于其他方法较低，但是一旦能够达到85%，硫回收率为99%。

2 煤化工硫回收工艺改造

煤化工硫回收工艺改造，必须对煤化工酸性气体充分掌握。酸性气体相对来讲成分复杂，包括烃类以及氨类、有机硫之外，还存在一些杂质，比如COS、CH3OH等。加上酸性气体本身就属于低浓度、气量小类型，因此需要对硫回收工艺进行有效改造。因为当前超级克劳斯工艺应用相对比较多，受到生态环境建设以及国家 《石油炼制工业污染物排放标准》 （GB31570-2015）等的影响，必须对超级克劳斯工艺进行调整，确保其能够达到排放限值标准。具体改造主要包括如下方面：

2.1 克劳斯脱硫装置改造完善

克劳斯脱硫工艺，主要根据对二氧化硫排放值的调整为基准，尤其是煤化工企业中的锅炉尾气，要求必须控制到100mg／m3。这期间加入尾气焚烧炉、废热锅炉、超微颗粒钙脱硫工艺，尾气焚烧炉主要以有机废气热力氧化焚烧炉形式为主，及时对脱硫处理中的受到高温破坏，有机物转变成的无机物进行吸收，有效降低尾气排放值，最多可达到50mg／m3。根据这种变化值及时进行硫回收工艺对比，并且将基础克劳斯脱硫工艺进行科学改造。结合对可燃物燃烧机理的分析研究，严格按照燃烧“3T”要求，应用超微颗粒脱硫工艺保证空气混合度、停留时间、燃烧温度达到规定标准。焚烧炉中的废气主要通过阻火器进行传输，克劳斯脱硫装置中废液罐空间进行扩大调整，待废气进入至焚烧炉废液罐，雾化泵及时进行加压调整，随后废液喷枪会立即进入焚烧炉，结合对黏度的分析，及时进行废液脱硫处理。改造之后的脱硫工艺，提前将为其进行焚烧，随后利用余热实现增压，余热必须做到回收及时。待增压完毕及时将处理过的尾气输入至吸收塔，并且及时进行洗涤降温处理，将其中的二氧化硫充分吸收，随即完成除雾处理。此环节结束后，将处理完毕的尾气引入到硫回收装置的塔顶，通过烟囱及时排放。

2.2 零排放处理技术

当前我国先进的煤化工设备净化系统主要应用低温甲醇洗技术，这种方法会较为快速的清除尾气中的二氧化碳、硫化氢等酸性气体，通过浓缩处理后确保酸性气体提浓20%至35%。将克劳斯处理尾气中存在的硫化氢与二氧化硫尾气进行加氢反应处理，确保有机硫与二氧化碳转变为硫化氢，接着利用加压风机处理后传输至低温甲醇洗系统，通过低压闪蒸塔的无硫甲醇吸收所有硫化氢物质，这时就可真正的实现硫化氢零排放。

3 改造技术方案对比

3.1 设备与投资

克劳斯新型脱硫技术需使用的基础设备为尾气焚烧炉、废热锅炉、超微颗粒钙脱硫工艺，设备的投资为1800万元左右。零排放处理技术需要的设备为尾气洗涤塔、冷却设备、尾气加氢反应器加压风机等，设备的投资约2400万元。通过对比可以发现，使用零排放处理技术时，需要针对尾气进行加氢还原、洗涤、加压等处理后才可传输至低温甲醛洗系统，技术流程相对较长，需要使用换热器等设备，也在一定程度上提高了投资费用。克劳斯新型超微颗粒钙脱硫工艺与零排放处理技术都不会出现三废排放。

3.2 操作资金

应用克劳斯新型超微颗粒钙脱硫工艺时，需通尾气焚烧炉、废热锅炉对二氧化硫进行焚烧、吸收处理，并将洗涤与吸收后的硫酸铵烟气传送至脱硫设备进行科学处理。由于烟气中二氧化硫浓度相对较小，催化剂的使用也较少，这就使得操作资金较少。应用零排放处理技术时，加氢程序需使用的燃料气体量较高，同时处理尾气时还需要将温度降至-15℃，之后才可传输至低温甲醇洗系统中，这就导致操作资金相对较高。

4 结语

综上所述，通过对煤化工企业硫回收装置与处理工艺的优化改造，结合当前煤化工硫回收装置尾气处理现状分析，硫回收工艺研究，及时对硫回收工艺进行升级优化。以克劳斯硫回收工艺为基础升级更多硫回收工艺，提高硫回收率。增加硫磺生产量，为煤化工企业未来发展创造更有利的条件，并且带来更多经济利润。硫回收技术的进步是煤化厂可持续发展的重要保证，因此对硫回收方面的研究以及总结操作经验就显得非常重要。