如何净化煤化工酸性气体？硫磺回收技术全解析（附案例）

近年来，大气污染治理受到各行业关注，废气处理越来越引起重视，本文将介绍煤化工酸性气体净化的硫磺回收技术，内容如下：

【技术名称】适用于煤化工酸性气体净化的硫磺回收技术

【技术内容】采用无在线炉两级克劳斯富氧或纯氧制硫工艺+多种尾气处理组合工艺，产出优级品硫磺，尾气达标排放。根据不同的装置规模及不同的尾气处理工艺配置，装置投资回收期各异。

【技术优点】采用“无在线炉硫磺回收+尾气处理工艺技术”，即无在线炉硫磺回收+加氢还原工艺、吸收法脱硫工艺、循环流化床锅炉工艺。同时，针对煤化工企业原料酸性气特点，进行了以下的技术创新：

1) 对原料酸性气进行预热;

2) 伴烧氢气、天然气、装置驰放气等;

3) 采用富氧Claus或纯氧Claus技术;

4) 制硫反应炉采用双区炉膛设计;

5) 将超低H2S浓度酸性气(H2S<3%)直接引入尾气处理部分，大幅度缩减制硫部分主要设备规格;

6) 开发了新型尾气吸收用溶剂和设备，降低CO2

【适用范围】煤化工、化肥等行业

典型案例(一)

【案例名称】硫磺回收装置

【项目概况】本项目硫回收装置为EPC总承包项目，装置采用适合煤化工的“无在线炉硫磺回收及尾气处理工艺技术”，主要由硫磺回收、尾气处理、胺液再生、液硫脱气、液硫成型五部分组成。硫磺回收装置年产硫磺约21820吨。装置运行时间按8000小时计，小时产量为2.727t/h。硫磺回收装置于2010年7月3日投用，2010年7月10日产出合格产品硫磺。

【主要工艺原理】

1) 制硫工艺采用工艺路线高温热反应和两级催化反应的克劳斯硫回收工艺，将全部原料气引入制硫燃烧炉，H2S在炉中约65%发生高温反应生成气态硫磺。未完全反应的H2S和SO2再经过两级转化器，在催化剂的作用下，进一步完成制硫过程，转化率可达95%以上。

2) 尾气处理工艺尾气处理采用加氢还原吸收工艺，将硫回收尾气中的元素S、SO2、COS和CS2等，在很小的氢分压和极低的操作压力下，用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将其还原或水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，吸收了H2S的富液经再生处理，富含H2S气体返回上游硫回收部分，经吸收处理的净化气中的总硫<80ppm。

3) 溶剂吸收工艺溶剂吸收是利用化学吸收剂在非平衡状态下MDEA对H2S的选择性优于CO2.

【关键技术或设计创新特色】

1) 硫回收装置采用酸性气预热及40%富氧工艺技术。

2) 采用富氧高旋流超强力制硫燃烧器，该设备通过特殊设计的燃烧装置产生理想的炉内化学平衡反应，避免将有毒物质(氮氧化物、碳黑、BTEX等)带入后续工艺，进而通过与先进的尾气加氢还原工艺组合处理，使装置达到99.9%以上的硫磺回收率。

3) 进一级转化器的过程气温度由高温掺合阀自动控制。尾气处理用烟气废热做热源，外供氢源，全过程不设在线加热炉，工艺节能、降耗、省投资。

4) 装置设计将制硫炉的自动点火、进料、停车、吹扫、停电保护;尾气焚烧炉的自动点火、进料、停车、吹扫、停电保护等安全联锁引入DCS，提高了装置运行的安全性和自动化水平。

【主要技术指标】

装置标定结论：

1) 性能考核期间，低温甲醇洗酸性气H2S含量分析值为31%低于设计值40.4%，但制硫炉运行正常;

2) 尾气吸收塔出口流量FI207超量程，说明装置是在超负荷运行，但尾气处理部分和胺液再生部分能够实现稳定运行;

3) 本装置考核期间生产负荷为108.67%，硫磺产品质量中硫含量达到99.99%;

4) 尾气中SO2排放浓度平均为720mg/Nm3。

【投资及运行效益分析】

【投资费用】本工程总投资约11236万元，其中工程费约10297万元。

【用户意见】本项目是世界首套、规模最大的煤制烯烃项目，是我国十一五核准的煤基甲醇制烯烃工业化项目，具有重要的示范意义。本装置运行平稳、操作方便，各项指标均达到设计要求，实现达标排放。

典型案例(二)

【案例名称】1200万Nm3煤制天然气工程第一、二期系列硫回收装置

【项目概况】本装置制硫部分采用适合煤化工工艺的“两级克劳斯无在线炉硫磺回收工艺”，尾气部分采用氨法脱硫工艺。

硫回收装置分三期滚动建设，三期硫回收均采用两级克劳斯无在线炉硫磺回收+尾气氨法脱硫工艺，其中氨法脱硫一期同步实施，按三期规模设计。三个系列硫回收规模相同，每系列年产硫磺约53333吨(~160t/天)。

一期工程硫回收装置为E(设计)+P(主要设备采购)项目，于2012年5月建设完成，2012年9月底短期开工，产出合格硫磺产品;2013年6月短期开工;2013年11月正常开工。

二期工程为三维工程E(设计)+P(全部设备及材料采购)项目，目前装置基本建成，尚未投产。

【主要工艺原理】

制硫工艺：采用工艺路线高温热反应和两级催化反应的克劳斯硫回收工艺，将全部原料气引入制硫燃烧炉，在炉中按制硫所需的O2量严格控制配风比，使H2S在炉中发生高温反应生成气态硫磺。未完全反应的H2S和SO2再经过两级转化器，在催化剂的作用下，进一步完成制硫过程，转化率达到95%以上。尾气处理工艺：尾气处理采用氨法脱硫工艺。

【关键技术或设计创新特色】

n将两股低H2S浓度酸性气直接引入尾气焚烧炉处理，大幅度缩减制硫部分主要设备规格;

n三级硫冷凝器自产常压蒸汽，冷凝液循环使用，降低尾气中的硫分压，提高总硫收率。

【主要技术指标】

硫回收率≥95%(wt);硫磺产品质量：纯度≥99.9%(wt);装置能耗：-18823MJ/t(硫磺)。

【投资及运行效益分析】

【投资费用】本项目一期工程总投资约8517万元，其中工程费约8067万元。

原标题：适用于煤化工酸性气体净化的硫磺回收技术