王鹏扬 任娅梅 张路强 杜翔
兖矿新疆煤化工有限公司 新疆乌鲁木齐市 830000
摘要：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。
关键词：硫回收装置;工艺创新
引言
随着国家环保政策及标准要求的提高，切实控制环境污染和生态破坏，对于实现环保设施全过程“三同时”管理尤为重要。硫回收装置作为化工公司200kt/a煤制乙二醇项目的重要环保设施，其运行管理水平直接决定着主装置的环保运行水平。
1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。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。
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。
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干法工艺
干法硫回收工艺没有湿法硫工艺中的第一步溶剂吸收，直接将尾气通过催化剂的选择反应，使H2S气体在不同的反应器中发生一系列氧化还原反应直接变成硫黄。主要工艺有SCOT（斯科特）工艺、克劳斯工艺、CLINSULF工艺及超优克劳斯工艺等，由于超优克劳斯工艺是在传统的克劳斯工艺的基础上新开发的一种工艺，在没有进一步尾气处理的情况下使硫黄的回收率达到90%以上，而且由于其可以大型化生产、自动化程度高、安全性强等被广泛应用于工业生产中。文章重点介绍超优克劳斯工艺。
2硫回收装置平稳运行的影响因素
2.1酸气流量是否处于稳定状态
当硫回收装置在运行的过程中，需要对硫化氢以及氧气的比例进行正确的控制，让其处于最佳的配比状态，才能够提升反应的效果，为反应过程中提供较好的条件。但是如果酸气的流量处于不稳定的状态，硫化氢持续波动，空气无法跟随酸性气体进行及时的调整，会导致反应条件处于滞后的状态，给硫化氢转化为硫的过程带来了影响，减少了硫的转化量以及硫化氢的选择性。因此，要想保证硫回收装置可以处于最佳的工作效果，就需要控制酸气的流量波动幅度，减轻由于流量波动给硫回收装置带来的运行影响。
原料天然气的净化过程是从单井站开始，经过单井站之后原料天然气会进入到集气站内，之后再进入到回收装置内接受处理。基于原料天然气的净化过程，可以发现原料的总量会给酸气的流量带来影响，单井站的设置位置、天然气来源地层、天然气品质等也都属于影响酸气流量的因素。因此有关部门需要对原料天然气的产量、单井站的布局进行规划和调整，避免给酸气的流量造成影响。
2.2酸气的品质
酸气主要是由二氧化碳组成的，因此也在一定程度影响了硫化氢的转化效率，而硫化氢所占的比例越高，相应的酸气品质也会有所提升。硫化氢在遇到MDEA溶液之后，会在短时间内发生反应，但是MEDA溶液和二氧化碳所产生的反应效率则较慢。为了提升二氧化碳的反应效率，尽量减少二氧化碳的存在，需要在脱硫塔之中增加MEDA溶液进入脱硫塔的层数，并且在设置的过程中需要将保证净化产品达到相关标准作为基础条件。酸气中也含有较多的水分，根据克劳斯的实际反应理论进行分析，水是该装置反应之后所产生的物质，这些水分不利于硫化氢的转化，应当减少水分来提升酸气的品质。在一般的情况下，在酸性气进料中包含约有水分2%～5%之间是能被接受的。如果水含量过多，则会降低硫的转化效率，同时增加安全事故发生几率。
3运行情况
硫回收装置2016年6月25日正式投料运行，投料当天产品质量即达到《工业硫磺》(GB/T2449—2006)(对应新国标为GB/T2449.1—2014)优等品标准，迄今装置运行稳定，没有发生过影响环保及安全生产的事故;运行期间，硫回收装置处理酸性气量随原料煤煤质的变化而变化，系统进气量最高达1200m3/h，进气H2S含量最高达27%，制硫炉炉膛温度达1200℃以上。
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。
参考文献
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