硫回收工艺在煤化工装置中应用
摘 要：能源结构对经济和社会的发展有重要的制约作用，该文进行了硫回收工艺和技术在煤化工装置中应用的研讨，认为煤炭化工产业必须在产业发展、资源开发、社会建设和环境改进4个层面取得平衡，希望该研究为硫回收工艺在煤化工装置的实际开发和利用提供参考。
关键词：硫回收工艺 煤化工装置 能源
中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（c）-0001-02
能源的结构制约经济和社会的发展，我国“多煤少油”的能源特点和经济快速发展中能源需求大量增加的实际决定着煤炭能源的深层次利用和深度开发是整个国家和煤炭产业的重中之重。在煤化工企业快速发展的今天，要重视发展带来的污染、危害、消耗等问题，要将煤炭资源开发和环境保护、有害物消除和新能源开发等环节做到深层次整合。从硫回收工艺、循环发展模式等新技术、新领域的应用出发，有效提高煤化工设备和装置科技含量，更有效地挖掘煤化工深层中传统污染物、有害物的潜质和资源性，形成煤化工新的产业形态和技术模式，标定可开发、可利用、可扩展的煤化工产业发展新方向。
1 Clause工艺
Clause工艺在硫回收领域中属于常见、成熟的技术和工艺，Clause工艺的实质是通过控制氧气、硫化氢的比例，在调控燃烧温度的基础上，实现负二价硫离子和正四价硫离子的中和，进而形成单质硫，达到硫回收的目的。Clause工艺实际应用中由于没有其他有害物质产生而成为当前硫回收的标准工艺，并且在煤化工领域形成了Clause工艺多层次利用的实际运用新工艺，通过多结构和多级别的Clause工艺装置实现了硫回收效果的保障。煤化工产业在Clause工艺的基础上进行了阶段划分和温度控制，通过对Clause工艺中冷凝器、反应器和催化剂的调整，实现了Clause工艺的创新和延伸，形成了超级Clause工艺。超级Clause工艺的优势在于三级转换器的结构创新，通过添加超级Clause催化剂形成对煤化工废气的动力学控制，不但提高了脱硫工艺的可靠性和可操作性，同时通过特殊催化和氧化过程，实现了废气中硫的高效率回收。这些优点使超级Clause工艺成为全球煤化工企业现有脱硫装置的主要形式。超优Clause工艺由荷兰Jacbos公司在1978年申请专利，是Clause工艺和超级Clause工艺的进一步发展。超优Clause工艺与超级Clause工艺有着高度的相似性，但是在反应容器的大小和催化剂的选择上存在差异。超优Clause工艺在前两个反应器中与Clause工艺一样添加常规催化剂，而在第三个反应器中添加了特异性的氧化剂和催化剂，实现了氧化催化，这不但可以提高脱硫的效果，而且还可以控制硫回收的整体成本。超优Clause工艺具有高效率回收硫元素的功能，煤化工企业的实际应用中超优Clause工艺的回收效率可以达到99.6%以上，是当前全球脱硫和硫回收装置中较高效的新工艺。
2 Clinsulf-do工艺
Clinsulf-do工艺是林德公司于20世纪末开发的硫化工产业高效率的硫回收工艺技术，Clinsulf-do工艺主要是通过回收循环系统中的内冷式转化器进行硫转换和硫回收，Clinsulf-do工艺的催化剂采用clause催化剂，通过clause催化剂的催化氧化作用使反应器内混合气体中的硫化氢变成单质硫，进而实现气体的净化和脱硫。Clinsulf-do工艺在实际应用中会遇到温度、压力等外部环境的影响，因此在Clinsulf-do工艺使用中要注意外部条件的控制，通过Clinsulf-do设备大型化和调节Clinsulf-do设备外部环境来确保工艺的效率和质量。同时Clinsulf-do工艺也会受到气体成分、催化剂纯度等内部条件因素的影响，因此在Clinsulf-do工艺实施前要做好气体的预处理，调节气体的组成，优化催化剂类型，提高Clinsulf-do工艺硫回收的效果和效率。由于在Clinsulf-do工艺具体应用中反应器内的主要反应为强加热反应，这样能够使更多的硫化氢转化为硫，因此，要在Clinsulf-do设备中添加温控子系统，这样有利于设备保持温度的稳定，有利于Clinsulf-do工艺发挥出效率的优势。Clinsulf-do具有操作工艺方便、回收率高的特点，在我国长庆气田等煤化企业中被投入使用，并取得了良好效果。
3 Soct工艺
Soct工艺和Clause工艺具有结构和系统上的一致性，特别是Clause工艺的装置可以在Soct工艺实际操作中具体应用，很多人将soct工艺看做是Clause工艺的变种。Soct工艺由化工企业开发，因此，Soct工艺一般应用金属钴钼合金作为催化剂，对Clause工艺产生的尾气进行再次净化、加工和回收，做到对煤炭有害气体的深层次开发和利用。Soct工艺的实质是通过加氢化合作用对煤化工尾气中的一氧化硫、二氧化硫进行处理，形成可以回收的硫化氢，再通过反应容器和分离器对溶液进行处理，提纯硫化氢气体，进入到Clause工艺的链条。在Soct工艺实施过程中要控制催化剂种类和使用方法，针对不同硫回收目标建立起催化剂选用的方案和策略。同时，Soct工艺应用过程中要注意回收和加工的循环性，这是Soct工艺的优势，也是Soct工艺的客观要求，要从Soct设备的体系方面入手进行系统优化，建立Soct工艺循环使用的新体系。当前Soct工艺具有上下兼容的特点，因此Scot工艺可以和Clause工艺组成循环利用的煤化工脱硫新工艺体系。
4 生物脱硫工艺
自然界中一些微生物对硫元素有着特异的吸收、吸附、降解功能，20世纪80年代随着生物脱硫反应器的成熟，特异性微生物的硫回收作用得到有效利用，形成了硫回收工艺的新发展方向。生物脱硫工艺和技术基础是生物对含硫物的生物活性，因此具有高效率、低污染、回收效率高等优势，特别是生物脱硫工艺中没有添加剂、催化剂的应用，这大大降低了硫回收过程中化学药剂和废弃物的二次污染风险，并能形成循环往复的硫回收新形式。但是生物硫回收工艺还存在硫回收工操作复杂，硫回收生物反应器尺寸过大，硫回收前期支出和费用偏高等实际困难。当前生物脱硫工艺主要同湿法脱硫技术相互结合，通过酸性湿气的注入，使生物分离器和反应器中和酸碱度得到调整，有利于调整微生物硫回收的效率，减少硫回收中循环的步骤，形成生物脱硫和回收新工艺。
5 结语
煤炭化工產业要在企业发展、资源开发、社会建设和环境改进4个大层面上取得平衡，这样才能有效提升煤炭化工产业发展态势，做到对国际煤炭化工产业进步的有效适应。当前煤炭化工产业要在煤化工装置的改造和性能提升上入手，有效将硫回收工艺有机而全面地嵌套在煤化工装置改造和创新的过程之中，借鉴国外先进煤化工装置的技术优势，对煤化工装置进行现实性、持续性的改进，使硫回收工艺得到进一步实用化和工业化，推动煤化工装置的自动化和无害化改造进程，建立起煤炭化工产业良性发展的技术、工艺和体系平台。
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