徐祖斌

（中国海洋石油总公司大同煤制气项目组 山西大同 037100）

引言：我国的煤炭资源丰富，但是石油资源短缺，随着经济的高速发展，我们对于煤炭、石油等能源的需求量大大增加，所以，我国必须要大力发展煤炭、石油等产业。事物都是有利有弊的，发展煤化产业的同时伴随着环境问题，工业生产将含硫尾气源源不断的排放到了大气当中。

那么，研究怎样在节能环保的基础上回收尾气中所含的硫资源就显得至关重要。就如何设计尾气中的硫资源回收的过程，本文作了准确分析。

一、煤化工中硫回收的特点

1.回收后产生的是酸性气体，浓度比较低。到目前为止，我国的煤化工工程中所采用的空气净化装置一般都是用的低温甲醇法和NHD 法净化技术。硫回收后会产生酸性的气体，这种气体的量比较的小，而且浓度在20-30%,比较低。

2.充分燃烧。现在的煤化工装置能供应充分的纯氧，而且酸性气体的量小、浓度低，能够燃烧完全，经过反应生成氮气。

3.装置耗煤量少，产硫量低。煤化工装置耗油量少，硫磺的产量也比较低，不超过5 万吨/年。

4.酸性气体浓度变化较大。煤的品种很多，不同种的煤经过煤化工装置所产生的酸性气体是不同的，这就导致产生的酸性气体浓度变化较大，需要很高的技术水平进行操作。

二、煤化工中硫回收工艺的现状

1.克劳斯及克劳斯延伸工艺

克劳斯凭借其成熟的多单元处理方式，成为了广为应用的的硫回收工艺。随着不断地发展，克劳斯工艺愈来愈成熟。

（1）原始克劳斯工艺

克劳斯工艺简单易于操作，通过控制煤化工装置在燃烧时的空气与H2S 所占的比例，让燃烧之后的SO2与H2S的比例为1:2。到现在为止，经过二级克劳斯理论，硫磺的回收率能在92%-94%左右，通过三级克劳斯理论，回收率可以达到98%。然而这也只是理论上的，从实际角度来说，实际回收率要远远低于理论回收率。

图1 原始克劳斯工艺

（2）超级克劳斯工艺

超级克劳斯工艺有一个高温反应段和三个催化反应段，每个阶段都有硫磺析出。每个段都有克劳斯反应器，前两个反应器使用比较常规的催化剂，最后一个使用超级克劳斯催化剂。在超级克劳斯反应器中，使用催化剂有选择的氧化H2S。在这个氧化剂的基础上，总的回收率高达99%。其流程图见图2.

图2 . 超级克劳斯工艺简图

超级克劳斯继承了传统克劳斯工艺的优势，不需要太多的额外投入，和常规的克劳斯工艺所需要的费用差不多；H2S 浓度低，提高了硫的回收率；完成国家环保的指标。

（3）超优克劳斯工艺

在该工艺中，前两个反应器中填充的是比较常规的克劳斯催化剂，第二个反应器中还填充了选择性加氢还原催化剂，降低了SO2的含量。流程图见图3.

超优克劳斯工艺从超级克劳斯工艺上发展而来，所需的投资比超级克劳斯工艺多一点，硫回收率得到显著提高。

图3 .超优克劳斯工艺

2. 斯科特法工艺

斯科特法是将尾气中的硫加氢催化，使之生成硫化氢，再经过脱硫处理，最后再把产生的物质重新放入装置当中。经过整套装置的处理，硫的回收率比较高，尾气中所含的硫量大大降低，能够排到空气中。

斯科特法能够很好的适应克劳斯装置，能够更高的回收硫。不过，操作过程比较繁杂，所需要的投入比较多，只适合于比较大的装置或者对于环保的标准比较高的地区。

3. 生物脱硫工艺

经过处理后产生的酸性气体先分离出液体，然后反方向接触吸收塔中的弱碱性溶液，经过这样的处理，硫化氢几乎全部被吸收，残余物质进入到脱碳系统中去，经过生物脱硫处理后产生的硫磺将以泥浆的形式被抽出，可以用来制作简单的硫磺工艺品。

生物脱硫工艺不要求硫化氢的浓度，所需要花费的投入费用比较高，适合于硫磺产量≤10 吨/天的装置应用。

三、工艺方案的比较研究

1. 克劳斯延伸工艺

克劳斯延伸工艺是由克劳斯工艺发展而来的，延伸工艺比克劳斯工艺多了选择性氧化反应段，具有克劳斯工艺的优点：额外投入比较低，操作简单。且比克劳斯工艺的回收率更高。到现在为止，克劳斯延伸工艺为煤化工行业大面积使用。

2. 斯科特法工艺

斯科特法工艺将尾气中的硫加氢催化，使之生成硫化氢，再经过脱硫处理，最后再把产生的物质重新放入装置当中，使用斯科特法工艺，硫回收率能达到99.7-99.9%。

该回收工艺回收率高，但是需要溶剂进行加工处理操作复杂，过程比较长，所需要的花费比较高。这项工艺比较适合大型石化项目。

3.生物脱硫技术

这项技术是用碱液来吸收硫化氢，再用生物法重生碱液。这项工艺易于操作，硫回收率高，但是所需要的费用比较高，目前推广的范围比较小。

结论：1.不同的工艺有不同的特点，适应于不同的项目。克劳斯延伸工艺应用于煤化工项目；斯科特法工艺主要应用于比较大型的石化项目；由于生物脱硫技术成本比其他的工艺高，因此还没有得到广泛应用。从投资、成本、产出的角度来说，应用克劳斯延伸工艺是煤化工产业的绝佳选择。

2.使用克劳斯延伸工艺进行硫回收是最佳选择，在这个基础上，应该按照实际需要来确定选择哪一种延伸工艺（超级克劳斯工艺还是超优克劳斯工艺）。

3.到现在为止，我国的煤化工项目中回收硫主要采用超优劳斯工艺技术，不过，所需要的花费特别高。所以，我建议，我国应该积极学习外国的先进技术，提高本国的科技创新能力，自主开发硫回收工艺，努力达成环境可持续发展的要求。

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