國外硫磺回收和尾氣處理技術進展綜述

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1、國外硫磺回收和尾氣處理技術進展綜述唐昭崢毛興民羅守坤劉伯華白文茹(齊魯石化公司研究院,淄博,255400)摘要較為全面地回顧了80年代以來國外硫磺回收和尾氣處理技術發(fā)展情況,介紹了國外最新開發(fā)的幾項改善克勞斯裝置效能、提高硫回收率的新工藝,并結合國內現(xiàn)狀和需要,進行了扼要評述,對影響我國硫回收技術發(fā)展存在的問題,提出了對策措施。關鍵詞硫回收工藝低溫克勞斯反應選擇性氧化自從本世紀30年代改良克勞斯法實現(xiàn)“九五”期間,沿海沿江部分煉油企業(yè)將增加進口含硫原油加工量,需要配套改擴建和新建硫回收及尾氣處理裝置。本文介紹了國外最新開發(fā)的幾項改善克勞斯裝置效能、提高硫回收率的新工藝

2、,并結合國內現(xiàn)狀和需要進行了扼要評述,希望能對有關企業(yè)貫徹執(zhí)行總公司提出的消除瓶頸、加大技術改造力度的方針,提供有益的啟迪。工業(yè)化以后,以H2S酸性氣為原料的回收硫生產得到了迅速發(fā)展,特別是50年代以來開采和加工了大量的含硫原油和天然氣,工業(yè)上普遍采用克勞斯過程回收元素硫。經近半個世紀的演變,克勞斯法在催化劑研制、自控儀表應用、材質和防腐技術改善等方面取得了很大的進展,但在工藝技術方面,基本設計變化不大,普遍采用的仍然是直流式或分流式工藝。由于受反應溫度下化學反應平衡的限制,即使在設備和操作條件良好的情況下,使用活性好的催化劑和三級轉化工藝,克勞斯法硫的回收率最高也只

3、能達到97%左右,其余的H2S、氣態(tài)硫和硫化物即相當于裝置處理量的3%～4%的硫,最后都以SO2的形式排入大氣,嚴重地污染了環(huán)境。鑒于此,國外在不斷開發(fā)具有高活性和多種性能特點的催化劑以形成系列化產品的同時,80年代以來還發(fā)展了許多新的硫回收工藝技術。其一是改進硫回收工藝本身,提高硫的回收率或裝置效能,這包括發(fā)展新型催化劑、貧酸氣制硫技術和富氧氧化硫回收工藝等;其二是發(fā)展尾氣處理技術,主要包括低溫克勞斯反應技術和催化轉化法兩大類。這兩個途徑都取得了很大的成功。1富氧氧化硫回收工藝在硫回收技術領域,過去很少采取使用氧氣和富氧空氣的工藝。70年代初,聯(lián)邦德國的一套硫回收裝

4、置曾經用富氧空氣處理貧酸氣,其目的僅僅是為了提高克勞斯燃燒爐溫度。近年來,很多已建成的硫回收裝置因面臨原料酸氣量大幅度增加的問題,以氧氣或富氧空氣代替空氣的富氧氧化硫回收工藝又引起了普遍重視。圖1為用富氧氣體操作時裝置處理量增加的情況。由圖1可以看出,伴隨著富氧空氣中氧氣含量的增加,裝置處收稿日期:1996—09—20。作者簡介:唐昭崢,自1970年畢業(yè)于北京石油學院煉制系。多年來一直從事脫硫工藝和系列硫回收催化劑的開發(fā)研究及推廣應用,取得了顯著成績。曾多次獲得中石化總公司和齊魯石化公司科技進步獎。發(fā)表了20余篇專論報告和研究論文?，F(xiàn)為中國石化總公司硫磺回收技術協(xié)作組

5、秘書長、齊魯石化公司研究院高級工程師、課題項目負責人。第4期齊魯石油化工303理量可得到大幅度提高。置處理量提高了85%,達到日產硫磺200t水平。采用的是美國空氣產品和化學品有限公司(AirProducts&ChemicalsInc.)提出的Cope法(Clausoxygen—basedprocessex2硫回收工藝,開工以來裝置操作平pansion)穩(wěn),技術性能可靠,沒有出現(xiàn)什么問題,并且開停工比較容易,取得了較好的經濟效益。其改造前后的裝置工藝流程示于圖2。由圖2可知,Cope系統(tǒng)安裝后除增加了一臺新燃燒器和一臺循環(huán)風機外,其它均基本相同。Cope法的技術關鍵有

6、兩點:一是使用了一種特殊設計的燃燒器,以保持火焰平穩(wěn);二是用循環(huán)鼓風機將1號冷凝器排出的部分過圖1Cope硫回收裝置處理量增加圖注:增加的能力以百分數(shù)計。1985年3月美國路易斯安娜州查爾斯湖(LakeCharles)煉油廠的兩套硫回收裝置首次用55%的富氧空氣代替空氣操作,使裝程氣返回燃燒爐,以調節(jié)爐溫。圖3為氧濃圖2Cope硫回收裝置工藝流程圖注:(a)為傳統(tǒng)克勞斯硫回收流程,Cope法需對虛線框內部分流程進行改造;(b)后的示圖。為(a)中虛線框內部分流程改造?1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHo

7、use.Allrightsreserved.http://www.cnki.net304齊魯石油化工1996年度增加與燃燒爐溫度的關系。由圖3可以看出,由于受爐內耐火材料上限溫度的限制,加之燃燒器能適應的溫度和廢熱鍋爐負荷增加也有一定限度,因此不采取相應的技術措施,酸氣總硫轉化率約可提高016%(3)(v)。表1cope硫回收裝置運轉數(shù)據查爾斯湖工廠錢潑林工廠項目Cope法Cope法空氣Cope法空氣對于H2S含量高的酸性氣,氧濃度只能提高原料酸氣組成,%H2SNH3CO2(v)到28%(v)～30%(v)。但德國Lurgi&Prichard公司通過