煤化工硫回收.doc

[分享] 煤化工领域硫回收装置的选择 煤化工, 装置, 领域, 选择 - ? 随着中国经济的快速发展及世界能源价格的快速飚升，我国煤化工领域迎来了一个快速发展的时期。? ? 目前的煤化工项目主要以煤气化制合成气，并进一步深加工生产合成氨、甲醇、二甲醚、合成油、合成烯烃以及合成天然气等。大多数装置的规模（折合甲醇）在年产300～1200 kt范围内，耗煤范围一般为2000～5000 t/d。按照煤的硫含量在0.5%～1.5%来考虑，绝大多数项目所对应的硫回收装置的设计能力为硫磺日产量15～120 t，或年硫磺产量5～40 kt。? ? 随着环保理念日益深入人心以及国家对环保法规的严格落实， 以及煤化工装置规模的不断扩大，过去适应于小规模装置的普通克劳斯工艺或其他落后的处理工艺已无法满足环保的要求。因此，选择一个适用于煤化工领域的硫回收工艺显得十分必要。1? ?煤化工硫回收装置的特点? ? 与天然气和炼油领域硫回收装置不同，煤化工领域硫回收装置有以下特点。1.1? ? 硫磺回收装置规模偏小? ? 目前的炼厂装置炼油能力多在年处理10 Mt原油左右，天然气装置已达到日处理量千万标方以上的能力，所对应的硫回收装置能力多在年产硫磺50～250 kt，而且规模越来越大。煤化工装置则不同，即使对于目前计划较大的煤化工装置（如1800 kt/a甲醇），日工艺耗煤亦不超过万吨。按较高硫含量计算，最大硫磺年产量也在50 kt以下。实际情况多为年产硫磺10～30 kt。1.2? ? 酸性气浓度偏低? ? 与炼厂和天然气净化厂酸性气来自醇胺（如MDEA）吸收不同，煤化工装置酸性气往往直接来自合成气净化（如低温甲醇洗）， 因此H2S浓度较低，一般只有20%～30%。1.3??酸性气浓度复杂? ? 由于煤的成分复杂而导致酸性气成分复杂。除了炼厂和天然气处理厂常见的烃类、氨和有机硫以外，还含有甲醇、COS、HCN等杂质。而这些杂质对硫回收装置设计的影响非常大。1.4??酸性气浓度波动大? ? 由于煤种的多样性，煤化工装置酸性气变化范围远大于其他石化领域。对操作弹性的要求较高。1.5??氢源不足但氧气充分? ? 炼油厂由于需要加氢裂化，因此均建有大规模的制氢装置，氢源充分。而煤化工装置一般没有大型制氢单元，因此氢源不足。相反，煤化工装置一般均有空分装置，纯氧供应充分，这一特点有利于富氧燃烧工艺，不宜采用加氢还原工艺。2??煤化工领域可选择的硫回收工艺? ? 目前市场上可满足环保要求的硫回收工艺很多，可大致归为以下三大类。2.1??克劳斯延伸型工艺? ? 此类工艺是在克劳斯基础上，增加一个选择性催化氧化反应段，在不改变克劳斯工艺简单可靠投资低等特点的情况下，将回收率提高到99.2%～99.5%。超级克劳斯（SUPERCLAUS），超优克劳斯（EUROCLAUS），CLINSULF，低露点（MARA）工艺等均属此类。见图1。 图1??克劳斯延伸型硫回收工艺 ? ? 该类型工艺简单可靠，回收率较高（可达99.5%）。装置总投资及操作费用低，无需加氢及醇胺（如MDEA）吸收单元。在煤化工领域已得到广泛应用。2.2??克劳斯尾气处理工艺? ? 该类工艺是将克劳斯尾气经加氢还原后，进一步经溶剂（如MDEA）吸收后再将H2S返回克劳斯装置，见图2。硫回收率高（可达99.9%）。斯科特（Scot），RAR，SSR 等均属此类工艺。? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???? ?　 图2??克劳斯尾气处理工艺 ? ? 该类型工艺可靠，回收率很高。 但流程长，有溶剂处理工段，装置复杂。装置总投资和操作费用非常高。广泛应用于天然气和炼油领域， 适应于大规模（年产硫磺50 kt以上）装置。? ? 　2.3??碱吸收（生物脱硫或络合铁法）工艺? ? 该工艺用溶液（碱液）吸收的方式脱除硫化氢。然后通过生物法或铁变价法将碱液再生。壳牌生物脱硫，SULFEROX等均属此工艺。该工艺硫回收率可达99.99%以上。见图3。 图3??碱吸收脱硫工艺 ? ? 该工艺特点是工艺简单，回收率极高，可直接处理H2S浓度很低的合成气。缺点是再生反应器尺寸较大；操作费用（碱耗）较高。适应于小规模（年产硫磺5 kt以下）装置。? ? 上述三种工艺简单比较见表1。 3? ? 选择硫回收工艺应考虑的主要因素及工艺选择3.1? ? 满足国家环保要求? ? 满足国家对新建硫磺生产装置的排放的要求（GB16297-1996）。并为未来发展适当留有一定的空间。3.2??技术的可靠性? ? 针对煤化工的特点，应选择适应低酸性气浓度，高弹性