刘建军

（内蒙古汇能煤化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017200）

我国的煤炭资源较为丰富，但石油的储备量有限，为了满足人们生活生产的需要，加快了我国对煤炭和石油的开发。近年来，环境问题愈加严重，引起了全世界人们的关注。与此同时，我国提出了可持续发展的理念，为了更好地保护生态环境，当前许多化工企业采取了相关的净化方式，通过先进的技术来处理煤化工当中的尾气，使其能够最大程度满足国家的相关排放标准，来降低对于生态环境的影响，保证煤化工项目的绿色可持续发展，为我国的节能减排事业做出贡献。

1 煤化工项目当中硫回收的特性

1.1 装置规模较小

在当前，天然气装置以及炼油装置在技术方面得到了很大程度的提高，与此同时，对于硫回收所需的规模也在不断加大，当中硫磺所能产出的数量可以达到50～250kt/a，但在煤化工工程当中，硫回收的规模依然较小，虽然其规模有着较小的耗煤量，但与此同时，所产生的硫量也很低，一般情况下来说，硫磺的产量在10～30kt/a。

1.2 酸性气体的浓度偏低且复杂

在煤炭资源当中，其所含的成分较为复杂，通过低温甲醇，会产出一部分酸性气体，酸性气体在其组成成分当中的含量较为繁杂，其中有机硫、烃类是较为常见的成分但除此之外，还有甲醇等成分的存在。当前我国对于煤化工项目中空气净化的技术一般常用的有NHD法净化技术和低温甲醇法净化技术。其酸性气体排出的浓度较低，一般来说只有20%～30%。

1.3 酸性气体浓度不稳定

我国煤炭资源的种类多种多样，因此煤炭资源在经过煤化工工程之后所能够产生的气体以及含硫的成分原料也是具有差异的，也因此造成煤炭在经过煤化工项目之后的浓度以及酸性气体不稳定，容易受到波动。相比于其他的石化领域，煤化工项目之后的变化范围幅度较大，在操作方面，具有高的严格性。

1.4 氧气充分但是氢源不足

煤化工项目当中，氢源储存不足主要是因为装置不够先进，没有大型的制氢装备，但是在氧气方面的设备较为充足，所以氧气能够得到充足的供应。使其完全燃烧，并且通过反应之后生成水和硫。因为煤化工具有这一特征，因此可以选择使用富氧燃烧的工艺[2]。

2 硫回收工艺技术的相关分析

克劳斯是一种较为成熟的多单元处理。克劳斯工艺自发明开始，则成为硫回收工业中的标准工艺流程，也是目前应用最为广泛的硫回收工艺技术之一。从开始至今，克劳斯工艺已经经历了一百多年的发展，其工艺技术已经相当成熟。

2.1 原始克劳斯工艺

对于低温甲醇的酸性气体，主要使用克劳斯工艺进行处理，通过克劳斯工艺的使用，能够将硫化氢改变为单质硫，使硫化氢当中的部分和氧气进行充分的燃烧，出现二氧化硫。对于余下的硫化氢，可以将其与二氧化硫进行催化反应，产生硫黄。与此同时，二氧化硫在进行反应时，还会出现其他的副反应情况，克劳斯工艺操作方式较为简单，加上对其进行了不断创新和优化，能够将其分为直流法、分流法和直接氧化的方式，通过煤化工项目装置，将氧气和硫化氢进行科学合理配比控制，充分发生氧化反应，使其产生的二氧化硫在催化剂的作用下，和硫化氢等气体发生充分的催化反应，产生硫黄之后，经过二级克劳斯工艺，能够使硫磺回收效率达到92%，之后还有三级克劳斯工艺使其回收率能够提升至98%，由此，克劳斯硫磺回收工艺在目前受到全世界的广泛运用。[3]。

2.2 超级克劳斯

超级克莱斯工艺是优化了传统的原始克劳斯工艺，产生超级克劳斯工艺。超级克劳斯工艺增加了一个转化器，通过增加转换器的使用可以科学合理地解决空气配比问题，在超级克劳斯工艺当中，其包括一个高温反应，及三个氧化反应在催化剂方面，分为两种一是常规的催化剂，其次是超级克罗斯催化剂在资金方面，没有过多的投入。可以提升硫的回收率，相较于传统的克劳斯工艺，在回收效率方面提升了2%。

2.3 克劳斯富氧、低温、氧化工艺

所谓克劳斯低温工艺，主要是指硫露点在处于低温的情况下，适当地对转换器调整合理的温度，操作相关设备检查反应。但在对其操作之前，需要添加冷凝设备，因此需要大量的资金投入。其次，克劳斯富氧工艺主要是指以氧气作为催化剂来回收硫，通过此方式，能够极大程度提升硫回收效率，但此项工艺在应用时，氧气所需的经济投入较高，因此，限制了该反应的推广和使用。直接氧化工艺可以分为两类，即气相法和液相氧化法，这种工艺不会因硫化氢所占的比率较低而致使不良反应的发生，因此，可以提高硫回收的回收率[4]。

2.4 超优克劳斯工艺

在超优克劳斯工艺当中其包括了一个高温煅以及三个反应阶段在这些反应当中，高温阶段是使用废热锅炉以及硫化氢燃烧炉。使1/3的硫化氢在经过了氧化过程之后，产生二氧化硫，其余的硫化氢与二氧化硫经过催化剂反应生成硫磺，之后将氢还原催化剂加入反应器床层当中。最后一个反应段是经过注入大量的空气，吸收处理后的净化气经尾气炉焚烧后送至烟气脱硫部分处理。在超优克劳斯工艺中，没有单独进行制氢的阶段，它本身的反应就可以出现氢气，没有必要再进行升高温度或降低温度，同时也没有硫化氢溶剂吸收，相比于传统的克劳斯工艺超优，克劳斯工艺具有更高的经济效益，硫回收方面的效率能够达到99.5%以上，符合国家环保标准[5]。

3 硫回收工艺技术的比较

3.1 克劳斯延伸工艺

克劳斯延伸工艺是指在克劳斯基础上增加了选择性氧化反应。在对原始克劳斯工艺简单可靠且投资低等特点不改变的情况下，将硫回收的效率进行了提高。克劳斯工艺对于煤化工企业是必不可少的技术，因此得到了广泛的应用，在进行硫化氢回收的阶段，其操作要求较为简单，同时，投资的成本较低，酸性气体所适用的范围较广，这是其所具备的优势。同时，该反应所用到的催化剂寿命较长，可以达到10a左右，在装置方面，克劳斯工艺繁杂性较低，在优化保养维护方面都很简便，同时，对于煤化工企业方面，在经济资本的投入上，也能够极大降低成本，与此同时，化学稳定程度较高，因此，可以极大程度提升硫回收的效率以及转换率。并且只要对二氧化硫和硫化氢之间的比值进行有效控制，提高转换器中的催化剂的活性方面，能够再进一步的提升硫回收效率，在当前克劳斯工艺当中，能够达到硫回收99.4%以上，同时，能够有效控制大气当中有害物质的排放加强对生态环境的保护，降低环境污染，满足当前对于环境标准。同时可以提升经济效益。预计克劳斯延伸工艺在今后对国内现有的硫回收装置技术改造方面有极大的参考意义。同时在新建硫回收装置方面具有一定的推广和应用的价值[6]。

3.2 斯科特工艺

斯科特工艺的原理是还原-吸收-再生，通过对尾气进行催化，使其产生硫化氢，在硫化氢的基础上进行脱硫。斯科特工艺相较于克劳斯硫回收装置，其适应性强且净化度高，斯科特工艺对于硫回收的效率能够达到99.7%以上，但在对其进行加工处理时，需要具有大量的溶剂。斯科特工艺操作弹性较高，能够将投资效益、环境效益以及规模进行良好的结合。在硫回收的工艺当中，属于发展速度较快的一种。但是斯科特工艺反应时间较长，同时在经济方面投入较高，操作繁杂等缺陷。因此，斯科特工艺较为适用于大型的石化项目，但是在天然气方面受到了限制。

3.3 生物脱硫工艺

在进行生物脱硫工艺应用时，进行回收的产品当中，有一大部分的固态硫磺在纯度上都可以达到96%，在之后进行离心脱水阶段时，能够将其纯度变为99%的固态硫黄饼。使用生物脱硫工艺及流程较为简单，同时操作较为方便，占地面积少，相对于其他的工艺来说，生物脱硫工艺所用到的化学溶剂是最少的，工艺较为稳定可靠且操作安全，操作方面，弹性空间大，同时，能够满足硫回收效率方面的要求，能够直接处理硫化氢所产生的尾气，达到商业销售所需要的标准。但是生物脱硫工艺的操作成本高，再生反应器的尺寸较大，操作所需费用高，也因此其推广的范围较小，适用于小规模的硫磺装置。

4 煤化工项目在应用硫回收工艺时的注意要点

4.1 确保技术可靠

从生产方面来说，每个煤化工企业都具有其自身的生产特点，通常情况下，煤化工企业当中的硫化氢是酸性气体的主要成分，一般浓度在20%～30%，如果只是使用空气的话，是无法满足燃烧所需要的平稳性的，因此，需要针对每个煤化工企业发展需要的实际情况来选择最具科学性的工艺技术，保证其能够适应低酸性气浓度，减少操作中出现风险的可能性，例如富氧燃烧系统、甲醇预处理系统等。

4.2 满足环保要求

为了有效地对大气中硫物质的排放量进行控制，需要对硫回收工艺进行不断的优化和创新，从而能够满足人们在日常生活生产当中的需要。除此之外，还可以有效保护自然环境，使其能够适应我国绿色可发展的目标，进而促进煤化工企业的可持续发展。

4.3 经济投入较低

为了保障硫回收工艺能够符合国家标准，需要重视经济方面的成本。在技术装置的投资以及操作和维修方面，要尽量降低费用，最大程度提升煤化工企业的经济收益。与此同时，如果在主装置中没有醇胺吸收单元，则要尽可能引进新的溶剂吸收系统，可以降低煤化工企业在操作上的复杂性，从而不断提升硫回收效率。

5 结语

我国的科学技术在不断地发展当中，硫回收工艺所涉及的种类多种多样。通过分析可以发现，硫回收工艺当中，每种工艺都具备其自身的特点，其中克劳斯延伸工艺应用较为广泛，使用克劳斯工艺能够降低经济投入，同时可以极大程度提升硫回收率。煤化工企业在对硫回收工艺技术进行选择时，要优先采用先进的污染控制技术以及硫回收工艺技术，降低尾气中污染物的排放，保护自然生态环境进而促进我国煤化工企业绿色可持续发展。