楊慶春

　　新疆廣匯新能源有限公司，新疆 哈密 839303

　　摘要：現(xiàn)如今，我國是社會經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的新時(shí)期，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及工業(yè)化進(jìn)程的不斷開展，新時(shí)期人們對煤炭、石油等能源的需求量越來越大，雖然我國煤炭資源比較豐富，但是石油儲備有限，為進(jìn)一步滿足人們生產(chǎn)生活的需要，當(dāng)前我國加快了發(fā)展煤炭和石油產(chǎn)業(yè)的步伐。隨著煤化工項(xiàng)目的開展，其在滿足人們基本需要和社會建設(shè)需要的同時(shí)也帶來了環(huán)境污染問題，尤其是含硫尾氣的大量排放嚴(yán)重污染大氣環(huán)境和影響人身體健康，不利于綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此如何高效回收硫資源已成為當(dāng)前煤化工項(xiàng)目發(fā)展過程中面臨的主要問題。通過簡析煤化工項(xiàng)目硫回收特點(diǎn)，分析硫回收工藝技術(shù)，并對其進(jìn)行比較，提出煤化工項(xiàng)目應(yīng)用硫回收工藝的注意要點(diǎn)，以不斷提升煤化工裝置的應(yīng)用效率，有效降低環(huán)境污染問題。

　　關(guān)鍵詞：煤化工項(xiàng)目;硫回收工藝;技術(shù)分析

　　引言

　　因?yàn)閭鹘y(tǒng)的煤炭應(yīng)用方式成本高、污染嚴(yán)重，所以現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目都開始使用煤氣化技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)可使固體煤炭氣化，生成煤氣，再將煤氣輸送給用戶，氣體在用戶端會被充分利用，煤炭的資源利用率大幅提升，同時(shí)充分的利用率可以避免污染產(chǎn)生，可見煤氣化技術(shù)具有較高應(yīng)用價(jià)值，值得推廣。但現(xiàn)實(shí)情況來看，我國煤氣化技術(shù)的推廣情況并不樂觀，如2017年電力、重工業(yè)、建筑、化工等煤炭資源的“大戶”行業(yè)中，僅有3%使用了煤氣化技術(shù)，其余依舊使用傳統(tǒng)方式，在這種情況下就有必要展開相關(guān)研究，主要介紹煤氣化技術(shù)的功效性、具體運(yùn)用方式，旨在大范圍推廣煤氣化技術(shù)。

　　1煤化工項(xiàng)目中硫回收的特征

　　1)產(chǎn)生較低濃度的酸性氣體我國煤化工項(xiàng)目中，主要是根據(jù)低溫甲醛法跟NHD法原理，設(shè)計(jì)空氣凈化裝置。不過，由于技術(shù)落后，化學(xué)反應(yīng)之后所產(chǎn)生的酸性氣體濃度較低，一般僅在20%～30%。2)完全燃燒目前，我國煤化工設(shè)備可以提供足夠的純凈氧氣，并且完全反應(yīng)之后產(chǎn)生濃度較低且量小的酸性氣體，同時(shí)，氮?dú)庖矔�隨之生成。3)設(shè)備效率較低煤化工設(shè)備消耗油量低，生成硫磺少，不高于5萬t/a。4)生成氣體濃度差異大根據(jù)特性來分，煤的種類很多，而生成氣體的濃度跟煤的種類密切相關(guān)，煤種類不同，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也大不相同，所以生成的酸性氣體濃度也差異較大。

　　2煤化工項(xiàng)目硫回收工業(yè)技術(shù)分析

　　2.1原始克勞斯工藝

　　克勞斯工藝是利用低溫甲醇來對酸性氣體進(jìn)行處理，可以將硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，其中一部分硫化氫與氧氣進(jìn)行燃燒產(chǎn)生二氧化硫，大部分硫化氫和二氧化硫在溫度適宜的環(huán)境下經(jīng)過催化劑的催化作用會產(chǎn)生硫黃，但是其二氧化硫在發(fā)生反應(yīng)的過程中也會有許多副反應(yīng)�？藙谒构に嚥僮骱唵危�經(jīng)過優(yōu)化和改良之后可以分為直流法、分流法和直接氧化法，主要工藝是通過控制煤化工裝置中硫化氫與氧氣的比例，使其彼此之間發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的二氧化硫經(jīng)過催化劑作用與硫化氫氣體發(fā)生催化反應(yīng)之后產(chǎn)生硫黃，其中分流法不能直接生成硫黃制品，而是有2/3的酸性氣體會和出口氣共同通入冷凝器進(jìn)行冷凝。通過二級克勞斯理論硫黃的回收率在92%左右，通過三級克勞斯理論的硫黃回收率可達(dá)到98%，因此克勞斯硫黃回收工藝已成為運(yùn)用最為廣泛的工藝之一。

　　2.2流化床氣化

　　流化床氣化是一種對煤炭進(jìn)行加溫，促使煤炭處于沸騰狀態(tài)，同時(shí)施于沸騰狀態(tài)煤炭上升氣流，這樣氣流就會帶走煤炭在沸騰過程中產(chǎn)生的煤炭顆粒，最終完成煤氣生產(chǎn)。流化床氣化的技術(shù)特點(diǎn)在于煤炭顆粒與氣化劑在空間底部會聚集，并保持流運(yùn)動狀態(tài)，這樣能更好地進(jìn)行固體排渣，這一特點(diǎn)來源于流化床氣化氣化爐的錐形結(jié)構(gòu)，比較常見的氣化爐為常壓Winkler爐、加壓HTW爐。兩大氣化爐的具體內(nèi)容如下。①常壓Winkler爐，該氣化爐主要可以應(yīng)用于高活性煤炭的煤氣生產(chǎn)中，應(yīng)用時(shí)需要以氧氣、蒸汽作為氧化劑，結(jié)合流化床的沸騰作用實(shí)現(xiàn)煤炭氣化。②加壓HTW爐，該氣化爐是在常壓Winkler爐開發(fā)而出的，因此基本特征與前者無異，但區(qū)別在于加壓HTW爐應(yīng)用中的溫度更高，同時(shí)還會給內(nèi)部空間施加壓力，因此具有更高的生產(chǎn)效率，還可以降低能耗。

　　2.3超級克勞斯工藝

　　高溫反應(yīng)階段跟3個(gè)催化反應(yīng)階段組建成超級克勞斯工藝，其中，每個(gè)階段都包括硫磺析出跟克勞斯反應(yīng)器。超級克勞斯反應(yīng)器，除了最后1個(gè)反應(yīng)器需要超級克勞斯催化劑外，其余2個(gè)都是采用常規(guī)催化劑，并且它有選擇性地使用氧化劑。使用氧化劑之后，回收率幾乎能達(dá)到99%。超級克勞斯工藝除了包含初級克勞斯工藝的優(yōu)點(diǎn)之外，也不需要大量的投入，成本方面不高，跟普通克勞斯工藝的花費(fèi)基本持平;同時(shí)，低濃度的H2S，符合國家對于環(huán)保的指標(biāo)要求。

　　2.4生物脫硫工藝

　　生物脫硫工藝是通過生物法或鐵變價(jià)法將堿液再生，主要是將經(jīng)過處理之后產(chǎn)生的酸性氣體分離出液體，避免混合物狀態(tài)的產(chǎn)物對設(shè)備造成腐蝕，然后將分離的氣體轉(zhuǎn)移到吸收塔內(nèi)部，經(jīng)過反方向接觸吸收塔中的弱堿性溶液，可以將絕大部分硫化氫進(jìn)行吸收處理，并且將殘余物質(zhì)進(jìn)入到脫碳系統(tǒng)中，而液體直接進(jìn)入閃蒸罐中，最后將火炬系統(tǒng)中的溶液返回到生物反應(yīng)器中，并與空氣相互作用形成元素硫，而硫黃將以泥漿的形式被抽出，可以用來制作簡單的硫黃工藝品。生物脫硫技術(shù)的工藝操作簡單，不要求硫化氫濃度，回收率極高，可達(dá)到99.99%以上，并且可直接處理硫化氫濃度很低的合成器，不需要使用其他添加劑使用，能夠降低硫回收中化學(xué)藥劑的二次污染風(fēng)險(xiǎn)，但是其再生反應(yīng)器的尺寸較大，操作成本較高，所以其覆蓋面狹窄，只適用于硫黃產(chǎn)量較小的規(guī)模裝置。

　　2.5煤氣化技術(shù)運(yùn)用要求

　　1)技術(shù)選型雖然不同煤氣化技術(shù)形式存在優(yōu)劣之分，但不代表可以只選擇最先進(jìn)的技術(shù)來進(jìn)行生產(chǎn)，事實(shí)上不同技術(shù)形式有自身適用條件，且涉及經(jīng)濟(jì)成本問題，因此企業(yè)在煤氣化技術(shù)運(yùn)用之前應(yīng)當(dāng)根據(jù)生產(chǎn)條件、自身經(jīng)濟(jì)狀況慎重選擇技術(shù)形式。2)技術(shù)配置所有煤氣化技術(shù)形式都需要使用到相關(guān)設(shè)備，且設(shè)備關(guān)系到技術(shù)的生產(chǎn)效率，因此在技術(shù)應(yīng)用中企業(yè)要根據(jù)技術(shù)要求做好相關(guān)設(shè)備配置工作。以氣流床氣化為例，該項(xiàng)技術(shù)的核心設(shè)備為德士古煤氣化爐，同時(shí)因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)的熱化率較低，所以要配置高功率的熱回收系統(tǒng)。另外，考慮到氣流床氣化應(yīng)用中的高溫熔渣會腐蝕爐壁，因此還要注意氣化爐的材質(zhì)。

　　結(jié)語

　　不同的硫回收工藝特點(diǎn)不同，優(yōu)缺點(diǎn)也有所差異，在面對不同的項(xiàng)目時(shí)，我們要根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)，核算成本，綜合比較，選擇合適的工藝技術(shù)。在煤化工項(xiàng)目方面，克勞斯延伸工藝比較適合成本相對低、產(chǎn)量高的項(xiàng)目;在一些大型石化項(xiàng)目方面，推薦使用斯科特工藝，雖然成本很高，但是硫回收率也很高;而對于生物脫硫技術(shù)，它的成本相對較高，條件也相對苛刻，應(yīng)用領(lǐng)域較為狹窄，所以暫時(shí)不推薦使用，除非有特殊要求。無論是從初期成本、后期投資，還是從產(chǎn)品來說，克勞斯延伸工藝相對煤化工產(chǎn)業(yè)絕對是不二之選，同時(shí)，克勞斯延伸工藝也適用于硫回收項(xiàng)目，在選擇延伸工藝的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)以及要求，來確定最終是選擇何種克勞斯工藝。我國大部分煤化工項(xiàng)目均是采用超優(yōu)克勞斯工藝的硫回收，但是，它所需要的資本比較多，成本高。所以，我們一方面應(yīng)該積極學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，取長補(bǔ)短，另一方面，我們也應(yīng)該鼓勵(lì)創(chuàng)新改造，提高自身綜合實(shí)力，爭取能夠開發(fā)出新的硫回收工藝技術(shù)及其設(shè)備。

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