化工硫回收装置尾气处理现状与改造 工艺探讨

刘金鑫

（沾化瑜凯新材料科技有限公司，山东  滨州  256800）

摘要：煤化工行业随着社会的不断发展，得到了一定程度的改善、创新、进步，但伴随而来的便是对 生态的严重破坏。随着可持续发展战略内容的提出，让人们逐渐开始意识到生存环境的重要性，并将环保的标准逐渐提高，在国家规定的排放标准内容下，当前较多企业使用的化工硫回收装置已不能满足目前需求，为此要进行优化与创新，促使其能够达到目前的全新排放要求。基于此，本文重点分析了脱硫工艺的具体流程，尾气回收工艺，同时细致阐述了对装置的改造，供参考。

关键词 ：化工硫 ；回收装置 ；尾气处理

1  脱硫工艺流程

1.1  氨法脱硫工艺

         在进行硫的回收时，具体工艺流程如下 ：上游经过加工后产生的酸性气体会进入到 Claus 环节制备的液体硫酸黄中 ；脱硫之后的尾气则会进入到相应焚烧炉进行燃烧，之后将其中包含的硫化物转变 成为二氧化硫 ；燃烧炉中出口处具备二氧化硫的高温尾气，会在硫酸铵液体中进行氧化、洗涤与降温，之后再进入到氨吸收塔内部，并与其中的气氨产生化学反应，生成亚硫酸铵物质；亚硫酸铵会回流进入到硫酸铵中进行氧化、浓缩，在达到一定浓度后，便可以用来生产与（NH₄)₂SO₄相关的产品 ；经过 净化之后的尾气，只有达到国家规定的排放标准后，才可以进入到大气中 ^[1]。

1.2  二氧化硫吸收工艺

       （1）洗涤、降温段。经过脱硫后的尾气在进入到焚烧炉内后，其中携带的 330 ℃多的高温便会被回收，在其温度下降到 220 ℃左右时，便会进入到高效率的洗涤机器中；在洗涤机器内部，二氧化硫的尾气会经历硫酸铵液体喷淋、降温、吸收，之后进入到吸收塔的内部；经过洗涤环节之后的尾气，会在氨吸收塔的底部，与空气、气体氨进行充分反应，其中产生的硫酸氨液体会在底部流出，经过冷却机器的操作后，在吸收塔、设备之间进行不断的流动、喷淋，以此进行尾气的吸收工作。

       （2）塔内循环喷淋吸收。在吸收塔底部未被完全吸收的尾气中，还会进入到一级的喷淋设备内进行洗涤，而其中残留下来的尾气则会返回吸收塔上方，与硫酸铵的液体进行接触，之后气液物体会经过多级别的喷淋，来开展分层次的反应、吸收工作，塔盘上的硫酸铵进入循环槽内部之后，其会在该设备与吸收塔对残留下来的二氧化硫进行吸收。在进行循环吸收的过程中，还要不断在循环液槽的上方加水进行稀释，并将其底部与气氨、二氧化硫反应生成的硫酸铵连接，让残留下的尾气进入塔中进行循环。在经过一级喷淋设备的洗涤、多级塔内循环与吸收之后，并且满足尾气排放标准之后，再将其 排入大气中；在循环的过程中，将吸收塔底部分的硫酸铵液体通过循环泵输送到缓冲罐内，最终作为成品送出去。

2  化工硫回收装置尾气处理工艺

       随着国家经济的快速进步，煤化工厂在生产的过程中，逐渐开始注重对硫的回收工作，促使该方面的规模不断扩大加深，同时，可持续发展战略内容的实行，以及绿色环保要求的逐渐严格化，让国家制定出的标准尾气排放总量、浓度逐渐降低。随着煤化厂中设备的不断向自动化、大规模发展，这让尾气处理装置成为了工艺流程中的必备部分。在现实生产中，克劳斯回收工艺是一种适用范围相对 较广的技术之一，在现实中的操作也较为简单，不需要过高的资金投入，并且工艺的成熟度还相对较高，这让其成为各大工厂的首要选择 ^[2]。

2.1  还原吸收

       在对克劳斯吸收工艺进行使用时，通过将相应技术作为基础，来将内部的酸性气体引入到燃烧炉内部，以此将气体中的硫化氢转换出来后，通过充分的燃烧变成二氧化硫，之后让这两种气体都进入到克劳斯反应器的内部，通过高效的氧化还原反应，对内部混合的气体进行催化操作，并将其中的硫物质分离出来，最后通过对尾气处理装置的使用，来对残留的气体进行处理。由于尾气吸收的方式相对 较多，为此便需要与真实情况相结合，来对具体使 用的方式进行科学选择。

       所谓的物理吸收方式便是通过溶剂，来进行加氢还原，通过将其与化学吸收进行结合，得到了硫化氢的尾气。在使用富液对为其进行处理，并将其引入再生塔之后，经过高效的再生循环，来提升硫化氢气体的整体浓度，再将该装置安设到回收装置中的上游。在燃烧反应的情况下，得到了单质的硫，之后依据克劳斯反应的使用，来将其纯度不断提高。在获得单质的硫之后，还要对其开展净化处 理操作，让其含量达到 300×10^-6。依据对该方式的使用效果进行调查，能够得出其回收率能够达到 99%，内部的成效非常理想，特别是在甲基二乙醇的前提下使用。

       化学吸收方式，其中主要涉及了络合铁法、 ADA 方式。在煤化工的生产加工过程中，较为常见的便是 ADA 方法，其通过加碳酸钠的烯碱液作为主要氧化介质，之后向内部加入适量的蒽醌二黄硫酸钠催化剂，让其经过充分的氧化反应后，便能直接从其中获得硫磺。络合铁法在使用过程之中，通过对硫化氢内容的转化，再依据螯合铁溶液来获取其中存在的单质硫。不仅如此，在化学吸收方式 中，还包括了栲胶方式，其中的关键是相关溶液，依据对其的合理使用，来从硫化氢中获得硫磺。

       克劳斯的还原吸收工艺，在现实工作中使用时， 不仅要具备极高的适应性，在操作上还相对较为灵活。现实使用的过程中，虽然在前部分会出现异常的情况，但是最后并未对催化剂效果的发挥产生恶劣影响，以及因为硫回收率而干扰到最终的结果。依据对化学、物理的方式的结合，来为产生尾气制造的屏障，确保其中的污染物能被有效地控制，强化尾气的吸收效果。

2.2  低温克劳斯

       低温克劳斯在使用的过程中，其主要是在放热 反应中的可逆性作为前提，来将其中的温度适度降 低，之后依据此来实现硫转化率的平衡效果。如果该过程中温度、反应速度二者是正比的关系，其中一个出现下降的时候，另一个便要随之而降低。催化剂是能够对温度、速度进行调整的最佳选择。低温克劳斯工艺在化工中使用时，主要是对硫进行氧化、催化处理，之后使其成为单质的硫。在回收装 置使用时，要将温度调整到 220 ℃，之后引导酸性气体进入到内部，事先加热回收装置中的空气，对气体进行混合处理后，再全部传送到低温克劳斯的 反应器内部，在该环节中，硫化氢在不断地进行着氧化。同时，提前在系统内部增设冷却调节器，对硫的露点进行科学控制，使其温度低于出口位置，以此来为锅炉给水工作提供参考，并在短时间内将反应热传递出去，最后经过冷凝器将气体中存在的硫析出 ^[3]。

       在以上提及的所有过程中，都需要使用到克劳斯的催化剂，并且都是以常规模式为主。硫物质的回收率会在 98% 左右，产生的效果能够达到预期目标。与克劳斯还原吸收方式相比较来讲，虽然在回收过程中的效率相对较低，但是在投资成本、空间使用方面具备良好的优势。经过技术人员的不断研发，低温克劳斯措施正在不断升级，特别是最近的 SDP 回收工艺，将工作效率提升至了 99.3%。 此种方式在现实使用过程中会存在一定不足，其中的各个环节都不能产生偏差，一旦发生了失误，便会对硫回收率产生直接干扰。

2.3  克劳斯催化氧化

       该催化养护的措施在使用过程中，主要是以克劳斯常规硫的回收处理为前提，使用专项定制的催化剂，来对产生的尾气进行及时处理，在该过程中要在真实情况下进行有效的选择，确保将回收工作的效率大幅提升。在目前化工生产过程中，使用方式较多的便是超级克劳斯，其通过利用氧化的催化剂，来对酸性气体进行选择性地氧化，该过程中产生的反应率在 86% 左右，不会在氧化过程中产生水、二氧化硫，并且析出的物质多为单质硫，回收效率能够达到 99%。

       超级克劳斯工艺在使用的过程中，会依据运行时的需要，安装具备选择性的催化装置，并让其与第二反应器连接，通过对二氧化硫的转化，不仅得到了单质的硫物质，还减少了气体中二氧化硫的含 量。不仅如此，最后一个反应器同样会安装相应的催化剂，将硫化氢转变成为单质的硫，该过程中反应率虽然与其他措施相比较会更低一些，但是其中的反应率达到了 85%，对硫物质的回收是 99%。

3  回收装置尾气处理工艺的改造

3.1  优化克劳斯

       在对克劳斯工艺当前的情况进行思考后，了解到工作的重点主要放在二氧化硫的排放上，尤其是煤化企业内部锅炉产生的尾气，要将其浓度调整到 100 mg/m³ 以内，再将其纳入到尾气焚烧炉、废热 锅炉中。尾气燃烧炉通过使用尾气中携带的热能量，来让其处于氧化的模式，并实时对脱硫过程进行加工，促使其中的有机物质发生形态上的变化，形成相应的无机物，减少后尾气排放中的污染值，并将 其浓度范围在 50 mg/m3 内。通过对该种硫回收的变化值进行比较后，其主要是将正常形式的克劳斯 脱硫工艺进行规范化创设。与此同时，关联可燃物 质的燃烧工艺，之后在燃烧“3T”的理念上，引入超微颗粒的脱硫装置，保障脱硫装置内部的气体 混合程度达到标准，并且其中的停留时间长度、停留具体温度都符合相关标准。焚烧炉中的废气要借 助使用阻火器进行传输，拓展废液罐中的空间，在相应气体进入到炉中经过加压优化、雾化泵内部之后，会在废液喷枪的作用下让相应液体进入待焚烧炉内部，来进行对其的脱硫工作。不仅如此，在对脱硫工艺进行改造时，能够让相应物质进行充分的燃烧，并通过剩下的热量，来进行压力增加，对其中的余温进行科学吸收。在压力增加完成之后，还 要将尾气传送到吸收塔内部，之后再加上洗涤、降 温等相关的操作，来对内部的二氧化硫气体进行吸收，从而达到雾化的目标。在以上过程中完成之后， 还会将已经处理的尾气存在硫回收装置塔顶模块内部，并在烟囱的作用下对气体进行排放 ^[4]。

3.2  完善零排放

       当前国内新建的煤化工装置净化系统都是使用低温甲醇洗工艺措施，其能将气体中的硫化氢、二 氧化碳进行脱除，经过浓缩操作时，还可以被提纯至 30%。为此，可将克劳斯工艺装置尾气中的硫化氢、二氧化碳、工艺气加入氢气进行反应，以此 来将其中的二氧化硫、少部分有机硫转变成为硫化 氢，经过增压之后传送到低温甲醇洗内部，并且被 低压闪蒸的无硫甲醇将硫化氢吸收之后，再循环接 入到克劳斯装置中，以此来实现零污染的排放效果。

3.3  尾气改造结果

       在装置尾气处理改造的过程中，关键重点的便是设备、投资成本。通过结合克劳斯、氨法脱硫工艺，在设备中主要涉及了脱硫塔、尾气鼓风机、余热锅炉等，投资的成本在 1800 万元左右。在使用零排放处理工艺中，设备主要包括了冷却剂、加压风机、加氢反应器等，成本大约在 2600 万元左右。 通过对工艺操作形式进行比较后，零排放处理需要进行加氢还原、气体洗涤、深冷环节，其中的流程 相对较长，换热器使用的次数较多，会增加资金方面的投入；在三废加工方面二者都不产生废气排放的情况；在技术的安全性、可靠性方面，克劳斯、 氨法脱硫的结合，让其被广泛使用在锅炉尾气脱硫中，由于国家在该方面的需求较高，使其受到了良好的推广。

4  结语

       综上所述，通过对煤化工厂尾气的脱硫处理，不仅让周边的生态环境得到了良好的保护，还在一定程度上节省了能源的使用。通过对脱硫工艺流程、化工硫尾气回收工艺、回收装置尾气处理的改造进行细致分析后，了解到为了能够让煤化工企业得到更多的发展机遇，便要通过相应技术手段，来对装置尾气处理工艺进行整改，之后依据对脱硫情况的具体分析，来让尾气达到排放标准，促进该行业的长久发展。

【上一篇：煤-天然气综合利用制甲醇CO₂减排分析】

【下一篇：二氧化碳制备聚醚酯多元醇的研究进展及工业化应用】