超级克劳斯硫磺工艺发展研究

2018-01-10李马飞蔡国德陕西煤业集团神木天元化工有限公司陕西榆林719319

化工管理 2017年35期

李马飞蔡国德（陕西煤业集团神木天元化工有限公司，陕西榆林 719319）

超级克劳斯硫磺工艺是现在含硫元素产品加工的一种交优化的操作过程，该过程主要是提高相关的含硫分子等使用率，但是还会对环境造成较大污染，现在，学者研究在超级克劳斯硫磺工艺中加入回收过程，将化工过程中有毒含硫气体的硫化物转变为单质硫，从而变废为宝，保护环境的技术，该技术在多个化工行业中受到广泛应用。克劳斯工艺自20世纪30年代实现工业化以后，已经广泛应用于合成氨和甲醇原料气生产、炼厂气加工、天然气净化等煤、石油、天然气的加工过程中。从脱硫过程中产生的含硫化氢气体中回收硫，既可获得良好的经济效益，又可解决工业废气对大气的污染问题。而在传统克劳斯工艺基础上开发的超级克劳斯工艺在硫磺回收率、尾气环保达标、装置投资费用等方面具有更多的优势。

1 传统克劳斯硫磺工艺

现代克劳斯硫磺工艺与传统硫磺之间的差别在于超级克劳斯硫磺工艺在其基础上改善其回收装置，提高其回收率，并且使其达到标准要求，对环境污染较小，对传统克劳斯硫磺工艺进行深入研究，发现其装置主要是由一个高温段，两个或三个转化段构成，高温段主要包括硫化氢燃烧炉和废气燃烧炉，通过高温段的两个装置使化工气体中的硫化氢转变为二氧化硫，减少气体的毒性，但是该过程不能保证硫化氢全部转化成二氧化硫，而其中一部分硫化氢经过催化剂的作用与二氧化硫继续反应，生成硫磺。现在克劳斯硫磺工艺主要是改进二氧化硫和硫化氢的配量，使硫化氢与二氧化硫的比例约束在2：1左右，具体改善表现在，在整个工艺中添加了一级转化器和二级转化器，更有甚者还添加了三集转化器和四级转化器，使硫化氢气体的回收率达到96%左右，无限接近气体排放标准，也在很大程度上改善环境污染情况。

2 超级克劳斯硫磺工艺

超级克劳斯工艺除了提高硫化氢和二氧化硫反应进程外，还在转化的最后阶段使用新型催化剂，该新型催化剂可以使最后一阶段中不能够完全氧化的硫化氢气体在接触空气以后能够被氧化成单质硫，提高硫的回收率，并且使用新型催化剂后的气体在进入深冷器以后，能够最大限度的将硫磺回收，从调查的数据来看，超级克劳斯工艺中硫磺的回收率在99%以上，超级克劳斯工艺流程图见图1。

图1 超级克劳斯工艺流程图

现在超级克劳斯工艺又分为99型和99.5型，99和99.5，分别表示该工艺中硫磺的回收率。

3 超级克劳斯工艺的应用

目前我国超级克劳斯工艺在工业领域中应用较多，相关装置有以下几种。

第一种是1999年生产并投入使用的安庆硫磺回收装置，该装置主要包括三大组成部分，一是富液再生装置，该装置主要是由我国国内生产，二是，硫磺回收装置，三是成型造粒机，这两个装置主要是由国外生产。安庆硫磺回收装置中，第一级反应器使用CRS-31催化剂，第二、三层反应器使用AM催化剂，第四级反应器D-1640催化剂，这些组成使该装置具有提高硫化锌转化率，降低生产成本等特点。

第二种是四川忠县天然气净化厂使用的两套硫磺回收装置，该装置主要产于荷兰JE公司，硫磺回收率能够达到99.2%，每天硫磺的产量为25吨，这两套装置共用一套尾气焚烧炉-烟囱排放系统，能够使尾气排放达到国家要求。该装置由三床的常规克劳斯反应段加一个后续的超级克劳斯反应段组成，并且改进催化剂添加量和种类，能将尾气中85%的硫化氢转变成单质硫，没有可逆反应出现。

第三种是西南油气田分公司重庆天然气净化总厂渠县分厂硫磺回收装置技术改造和尾气治理工程由荷兰JEN公司提供基础设计和部分专有设备，中国五环化学工程公司提供详细设计而成的克劳斯工艺装置。该装置总结构中包含一个加热段，三个克劳斯催化段和一个超级克劳斯催化段，并且这四个催化段分布在一个腔体内，前三个催化段内填充的催化剂与安庆硫磺回收装置中填充的催化剂一样，但是超级克斯催化段的田中的催化剂为D-1631E1的选择性氧化催化剂，该催化剂能够保证出气口中含硫气体在0.1%到1%之间，这些气体在燃烧炉中可以彻底清除其中的含硫成分，大大降低对环境污染力度。

4 超级克劳斯硫簧工艺发展前景

根据上述超级克莱丝工艺装置使用范围，可以将克劳斯工艺的优点总结为，一是对硫化氢和二氧化硫体积比例没有严格要求，二是没有硫冷凝器系统，三级克劳斯反应段的气体可以直接进入超级克劳斯反应段，三是对空气供给量要求不严格，四是超级克劳斯工艺采用的催化剂具有良好的热稳定性、化学稳定性和机械强度，使用寿命长，五是单质硫回收率高，无周期切换等，这些特点为超级克劳斯工艺，提供更宽广的发展空间。该工艺的核心思想，也可以用到其他工业中其他废气回收利用，并且还可以在此工艺上进行优化，将这些废气转化为新型产物。