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硫回收尾气处理技术及超级克劳斯工艺发布时间：2022-10-08T02:24:10.311Z 来源：《新型城镇化》2022年19期作者：姚志烨[导读] 硫回收系统日用电量高达17500～20000 k W·h，硫回收系统尾气SO2排放指标始终徘徊在国标的门槛边缘。
山西潞安煤基清洁能源有限公司山西长治市 046000摘要：回收石油、天然气及煤化工过程气体中的H2S制硫，多采用传统的Claus法。
我国目前Claus硫磺回收装置约30套（近期将再建成10套），生产能力1000kt/a，实际产量766kt/a（2021年）。
Claus法采用新工艺、新型催化剂、自动监控技术等，硫的回收率已接近热力学平衡值，例如二级Claus法，硫回收率已达92％～95％。
若附加尾气处理装置，总硫回收率可达98％，甚至99.5％以上。
因此Claus尾气处理技术是目前研究中的一个热点。
关键词：硫回收尾气；处理技术；克劳斯工艺硫回收装置采用的是3级克劳斯串1 级超级克劳斯的荷兰Jacobs（JNL）公司的工艺技术，硫回收系统2016年5月投运即面临环保排放和高能耗问题，SO2排放浓度虽达到小于60mg/m3的指标要求，但这是在焚烧炉配风燃烧及稀释排放物的情况下实现的，总的SO2排放量并没有减少；焚烧炉助燃空气鼓风机电机功率1250 k W，硫回收系统日用电量高达17500～20000 k W·h，硫回收系统尾气SO2排放指标始终徘徊在国标的门槛边缘。
1.硫回收装置介绍硫回收主要工艺流程为来自低温甲醇洗的酸性气体经过水洗塔洗涤后进入燃烧炉，经过Fv6012和Fv6014配比后使酸性气体中略<1/3的H2S在燃烧炉内与低压氧气进行不完全燃烧生成部分SO2，生成的SO2和未反应的H2S在高温条件下生成气态硫和水，剩余未反应的气体依次进入1～3级克劳斯反应器，在催化剂的作用下进一步生成硫，反应生成的硫进入硫冷器经液硫封最后进入液硫池，H2S含量约0.77%（vol%）的尾气进入超级克劳斯反应器，在超级克劳斯催化剂的作用下将H2S选择性地氧化为单质硫，生成的硫经冷凝和捕集得到回收。
目录第一章总论 (3)1.1项目背景 (3)1.2硫磺性质及用途 (4)第二章工艺技术选择 (4)2.1克劳斯工艺 (4)2。
1.1MCRC工艺 (4)2.1.2CPS硫横回收工艺 (5)2。
1。
3超级克劳斯工艺 (6)2。
1.4三级克劳斯工艺 (8)2.2尾气处理工艺 (9)2。
2。
1碱洗尾气处理工艺 (9)2。
2.2加氢还原吸收工艺 (13)2。
3尾气焚烧部分 (13)2。
4液硫脱气 (14)第三章超级克劳斯硫磺回收工艺 (15)3.1工艺方案 (15)3。
2工艺技术特点 (15)3。
3工艺流程叙述 (15)3.3.1制硫部分 (15)3.3。
2催化反应段 (15)3.3.3部分氧化反应段 (16)3。
3。
4碱洗尾气处理工艺 (17)3。
3.5工艺流程图 (17)3。
4反应原理 (18)3.4.2制硫部分一、二级转化器内发生的反应: (18)3。
4。
3尾气处理系统中 (19)3。
5物料平衡 (19)3.6克劳斯催化剂 (20)3。
6。
1催化剂的发展 (20)3.6.2催化剂的选择 (21)3.7主要设备 (21)3.7.1反应器 (21)3.7.2硫冷凝器 (22)3。
7。
3主火嘴及反应炉 (22)3。
7。
4焚烧炉 (22)3。
7.5废热锅炉 (22)3.7。
6酸性气分液罐 (23)3。
8影响Claus硫磺回收装置操作的主要因素 (23)3。
9影响克劳斯反应的因素 (24)第四章工艺过程中出现的故障及措施 (26)4.1酸性气含烃超标 (26)4。
2系统压降升高 (27)4。
3阀门易坏 (28)4。
4设备腐蚀严重 (28)第一章总论1。
1项目背景自从本世纪30年代改良克劳斯法实现工业化以后，以含H2S酸性气为原料的回收硫生产得到了迅速发展,特别是50年代以来开采和加工了大量的含硫原油和天然气，工业上普遍采用克劳斯过程回收元素硫.经近半个世纪的演变,克劳斯法在催化剂研制、自控仪表应用、材质和防腐技术改善等方面取得了很大的进展，但在工艺技术方面，基本设计变化不大,普遍采用的仍然是直流式或分流式工艺.由于受反应温度下化学反应平衡的限制，即使在设备和操作条件良好的情况下,使用活性好的催化剂和三级转化工艺，克劳斯法硫的回收率最高也只能达到97％左右，其余的H2S、气态硫和硫化物即相当于装置处理量的3%～4%的硫，最后都以SO的形式排入大气,严重地污染了环境.2随着社会经济的不断发展,世界可供原油正在重质化，高含硫、高含金属原油所占份额也越来越大，迫使炼油厂商不断地开发新的技术，对重质原油进行深度加工。
SCOT硫回收尾气处理技术进展随着社会经济不断发展，人们的环保意识得到了极大的增强，加速城市现代化建设、工业化建设的同时，对于环境保护和能源消耗降低，提出了更高、更新的要求。
硫及硫化物是现代空气污染及环境污染的重要污染物，并且会对人体和动植物生长造成一定的健康损害，加强对于硫及硫化物排放的控制，对于改善现代生态环境，促进社会与自然的和谐发展，具有重要的现实意义。
SCOT硫回收尾气处理技术是目前世界上应用最为广泛的硫回收尾气处理技术，笔者即从SCOT硫回收尾气处理技术发展现状和工艺原理入手，就其未来发展趋势，发表几点看法，以供相关人员参考。
标签：SCOT工艺；硫回收；尾气处理技术；进展近几年，我国社会经济发展迅速，现代人的环保意识不断增强，对于环境保护的要求日益严苛，如何做好硫磺的回收和开发利用，减少硫及硫化物的尾气排放，成为世界各国普遍重视的环保问题。
在这种环境背景下，硫回收及尾气处理技术已经不再仅仅是简单的环保技术，更是兼具经济效益要求和环保效益要求的重要工艺技术。
就现代硫回收工艺装置来看，SCOT（Sell Claus Off-gas Treating）还原吸收工艺，是现代应用最广泛的硫回收尾气处理技术，不仅具有适应性强、净化度高等特点，并且可以实现99.8%以上的硫回收率，是一种运行效果、环境效益、计划投资和规模效益均较为优良的硫回收尾气处理技术。
本文即围绕硫回收尾气处理技术，就其应用发展现状、技术基本原理及未来发展趋势，进行了分析和探讨，具体内容如下：一、硫回收尾气处理技术应用发展现状分析关于硫化氢酸性气体的环保处理以及硫磺的回收，通常包含酸性气体燃烧、常规克劳斯硫回收，以及尾气处理三个工艺部分完成。
其中，克劳斯硫回收装置普遍配置有对应的尾气处理系统，即硫回收装置联合尾气处理系统共同组成一个完整的装置，或独立作为一个后续装置存在。
常规克劳斯工艺在现代硫回收和酸性气体处理领域有着较为广泛且重要的应用，如天然气加工、练气场等均选用这一方法。
硫磺回收工艺比较部分燃烧四级转化及过程气催化氧化脱硫工艺简述一、工艺技术概况炼油厂含H2S酸性气硫磺回收技术经过几十年的发展，已经非常成熟，目前我国石化和天然气工业主要采用克劳斯法回收硫磺，并配以适宜的尾气处理工艺以达到越来越严格的环境排放要求。
炼油厂加工过程中产生的含H2S酸性气均含有不同浓度的烃类、氨以及较多的CO2气体。
在石油化工企业中一般均采用工艺路线成熟的高温热反应和两级催化反应的克劳斯硫回收工艺，根据酸性气中H2S含量不同，通常采用部分燃烧法和分流法，部分燃烧法是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在炉中约65％发生高温反应生成气态硫磺。
未反应的H2S和SO2再经过转化器，在催化剂的作用下，进一步完成制硫过程。
对于含有少量NH3及烃类的原料气，用部分燃烧法可将NH3及烃类完全燃烧分解为N2、CO2和H2O，使产品硫磺的质量得到保证。
部分燃烧法工艺成熟可靠，操作控制简单，能耗低，是目前国内外广泛采用的制硫方法。
制硫催化剂的选用是提高转化率的关键。
目前国内外均使用人工合成制硫催化剂，山东讯达化工集团有限公司开发的QS系列人工合成制硫催化剂的性能已达到了目前国外同类催化剂的水平，已在国内石化企业硫磺回收装置上广泛使用。
由于制硫催化剂的性能要求，进入转化器的过程气温度需要控制在220～260℃左右，而经冷凝冷却回收液态硫后的过程气温度为160℃，需提高温度后方可在催化剂作用下完成转化过程。
采用制硫燃烧炉后高温气掺合提高反应温度，方法简单易行，温度控制准确。
为了追求较高的H2S转化率和硫的总回收率，在原来燃烧炉加二级转化的基础上，又发展了三级转化甚至四级转化技术。
研究指出，理论上硫的露点对H2S平衡转化率起决定作用。
因此，H2S所能达到的总转化率取决于最后一个反应器出口过程气的温度。
近代发展的亚露点法(MCRC)和超级克劳斯法(super claus)就是在这一思想支持下发展起来的。
硫磺回收中的尾气处理技术摘要：SO2 是严重的环境污染物，我国实施的环保标准《大气污染物综合排放标准》中严格规定了SO2 的排放浓度和排放总量，要求硫磺回收装置的总硫回收率不断提高，也推动着尾气处理技术不断发展。
关键词：硫磺回收；尾气处理；SCOT 工艺1 概述硫磺回收是一项将含H2S 等有毒含硫气体中的硫化物转变为单质硫，从而变废为宝，保护环境的化工工程。
通常采用克劳斯工艺来实现。
回收原理为：H2S+1.5O2=SO2+H2O+518.9kJ/molH2S+0.5SO2=0.75S2+H2O-4.75kJ/molH2S+0.5SO2=1.5n·Sn+H2O+48.05kJ/mol一般硫磺回收率可达95～98%。
如果需要进一步提高硫磺回收率，则需在硫磺回收装置后附加尾气处理装置。
2 硫磺回收工艺技术2.1 工艺技术含H2S 酸性气体的处理，工业生产中多采用固定床催化氧化工艺、液相直接氧化工艺和生物脱硫及硫回收工艺。
2.1.1 固定床催化氧化工艺代表性的工艺是Claus 工艺。
常规Claus 工艺的特点是流程简单、设备少、占地面积小、投资省、回收硫磺纯度高。
在常规的Claus 硫磺回收工艺基础上又发展为多种工艺，主要有：SCOT 工艺、Super-Claus 工艺、CLINSULF 工艺、MCRC 工艺等。
2.1.2 液相直接氧化工艺有代表性的液相直接氧化工艺主要有：ADA法和改良ADA法脱硫、栲胶法脱硫、氨水液相催化法脱硫等。
液相直接氧化工艺适用于硫磺的“粗脱”，如果要求高的硫回收率和达到排放标准的尾气，宜采用固定床催化氧化工艺或生物法硫回收工艺。
2.1.3 生物脱硫及硫回收工艺有代表性的工艺是Shell-Paques 工艺。
该工艺具有流程简单，操作弹性大，占地面积小，安全可靠等特点，对于低浓度低总硫的装置，由于其一次投入、操作成本和能耗都比较低，不失为一种非常好的选择。
2.2 选择工艺技术的原则硫磺回收装置作为大型化工生产装置的环保治理装置，在选择工艺技术时必须考虑：（1）采用该技术处理后的气体完全满足国家和地方相应排放标准；（2）装置运行必须可靠（包括稳定性、可操作性、安全性）；（3）装置投资、运行综合费用低。
第3期3 2221年5月中3氮3肥M-Sized Nitrogenons Feoilizco ProgressNg933May2221克劳斯硫回收尾气处理工艺技改总结何伏牛，赵俊豪（河南晋煤天庆煤化工有限责任公司，河南沁阳644502）［摘要］河南晋煤天庆煤化工有限责任公司“30•52•3”项目低温甲醇洗系统出口酸性气脱硫采用荷兰荷丰公司的超级克劳斯硫回收工艺，副产固体/液体硫磺产品，排放尾气执行《大气污染物综合排放标准）（GB17227—1996）中的新建装置S02排放浓度须小于96。
m//m8的要求。
随着国家对节能减排、大气污染深度治理的推进及有关法律法规的修订完善与实施，硫回收系统已不能满足新环保形势的需要，优化改造迫在眉睫。
为此，晋煤天庆于2016年5月实施了增设氨法脱硫系统等的第一次技改，于2019年3月又实施了氨法脱硫系统改为复合胺法脱硫系统的第二次技改。
复合胺法脱硫系统于2015年17月进行运行调试，于2020年4月生产系统大修期间处理系统漏点及缺陷问题，其后稳定运行至今，硫回收系统日用电量大幅下降，排放尾气达到最新环保指标要求。
［关键词］超级克劳斯硫回收工艺；S01排放浓度；氨法脱硫；复合胺法脱硫；运行问题；优化改进［中图分类号］X787.4［文献标志码］B［文章编号］1004-9932（2027）03-0047-042引言河南晋煤天庆煤化工有限责任公司（简称晋煤天庆）“32•52•3”项目（322kt/a合成氨、522k/a尿素、3x107m^a煤制天然气）,［收稿日期］2729-07-07［修稿日期］2727-07-20［作者简介］何伏牛（1973—）男，可南洛阳人，工程师，可南晋煤天庆煤化工有限责任公司生产技术部工艺室主任，主要从事煤化工生产管理工作。
^-0-4结语（1）SCST-102型NO炉内减排催化剂活性评价试验结果表明，其能很好地适应高温、高空速工况，且杂质气体对NO分解效率的影响随反应温度的升高而减弱，在850C以上几乎无影响，适用于工业硝酸装置氧化炉内NO的减排。
高含硫天然气硫磺回收及尾气处理工艺技术摘要：我国的四川储藏着丰富的高含硫天然气，高含硫天然气的开发必须要配套建设大型的天然气净化厂，高含硫天然气中硫化氢以及二氧化硫的含硫都比较高，一些情况下甚至能达到10%左右，产硫量也比较高。
在我国环保要求不断提升的前提下，高含硫天然气气田必须要实现99.7%以上的硫回收才能最终达到尾气排放标准要求，因此对整个处理过程中硫磺回收以及尾气处理工艺设计提出更高要求。
本文主要针对目前国内外大型硫磺回收和尾气处理技术的发展状况进行了分析，以现场生产实践为基本出发点，对硫磺回收和尾气处理工艺流程的简化、操作稳定性等进行了探讨；关键词：高含硫天然气；硫磺回收；尾气处理；优化引言高含硫天然气在处理过程中如果不经过硫的有效回收，不仅会导致出现大量的资源浪费，而且也会对环境造成严重污染，因此，在当今绿色环保生产不断深化的前提下，整个天然气生产处理领域中硫磺回收和尾气处理工艺都得到了高度重视。
1 硫磺回收及尾气处理技术发展现状Claus制硫技术目前已经经过了100多年的发展历史，是当前整个化工处理领域中最为成熟的一种含硫酸气处理工艺。
三级 Claus硫收率由于会受到各种化学反应平衡的限制，导致其实际的收率仅仅能够达到97%。
鉴于此，国内外已经针对 Claus制硫技术开展了大量的研究，进一步开发出了多种尾气处理工艺，以此来有效提升硫收率。
1.1富氧 Claus技术该技术最早是应用在硫回收装置方面，其主要的应用目的是进一步扩大企业的产能。
例如，充分利用50%的富氧空气，在整个工艺处理过程中单位体积氧气消耗仅仅会代入等量的氮气，能够将过程气量进行明显的控制，也能够有效减少工艺处理过程中对惰性气体的反复加热冷却，从而有效的起到了节能降耗的目的。
另外，通过应用50%的富氧空气，能够将总硫的实际收率进一步提升0.5%~1.0%，从而使得整个工艺过程中硫的夹带损失得到了有效缩减。
富氧 Claus工艺在上世纪80年代出现之后，在整个工业生产领域得到了广泛的关注，在旧装置改造、产能扩充、新装置建设、控制硫回收及尾气处理成本等各个方面都实现了广泛应用。
硫回收及尾气处理技术综述
作者：蔡小贤
来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第12期
摘要：硫回收是通过化学方法吸收处理排放尾气中的H2S或SO2等含硫物质，并生产硫磺或硫酸，使尾气能达标排放的工艺技术。
本文探讨了硫回收及其尾气处理技术。
关键词：H2S;SO2;克劳斯工艺;尾气处理技术
1 超级克劳斯、超优克劳斯硫回收工艺
超级克劳斯工艺是在普通克劳斯工艺的基础上，在最后加了1个选择性氧化反应器，在其中通过催化剂的选择，使H2S直接氧化成单质硫，从而使硫磺的回收率达到99%以上。
其不需要严格控制H2S和SO2的比例为2：1，只要求H2S过剩，所以极大地降低了操作难度。
超优克劳斯工艺是在选择性氧化反应器前增加1个加氢反应器，把过程气中的含硫化合物全部还原为H2S后再进行催化氧化，从而使硫磺的回收率达到99.5%以上。
超级克劳斯硫回收工艺在H2S浓度低于40%时，一般使用纯氧燃烧，从而使原料气中的碳氢化合物和其他污染物充分燃烧。
另外，克劳斯工艺的大部分反应在燃烧炉的燃烧室和废锅中完成。
2 低温克劳斯反应技术
2.1 MCRC亚露点硫回收工艺
MCRC亚露点硫回收工艺是由加拿大矿物和化学资源公司（Mineral and ChemicalResoure Co.）提出的一种把硫回收装置和尾气处理装置结合成一体的硫回收新技术。
该法把最后一级或二级转化器置于低温下操作，在工艺流程、技术经济性等方面都有一定的特色，因此问世以来颇受重视。
另外，MCRC法的主要技术特色为：采用和传统克劳斯装置基本相同的流程，全部设备可按克劳斯装置的规范设计制造，无任何特殊要求;催化剂再生是整个过程的组成部分，不需要单独设置再生循环系统，因而只要在普通克劳斯装置流程上增加少量閥门就能灵活控制;操作方便，容易管理。
装置操作费用和同样转化器级数的普通克劳斯装置相当，投资约高10%，而硫回收率可提高2%～5%，达到99%左右。
2.2 萨费林法
鲁奇公司的萨费林工艺在世界范围内已有多套工业化装置，萨费林工艺流程中的3个吸附反应器分别处于吸附（反应）、再生和冷却3个不同阶段。
克劳斯装置尾气在约130℃下进入吸附反应器，在固体催化剂作用下H2S与SO2继续反应进行克劳斯反应而生成单质硫，后者吸附在催化剂表面。
处理后的尾气约为150℃，经灼烧后放空。
再生过程分为加热再生和冷却
2个阶段，其中，加热阶段是用一股经处理的尾气，由风机加压，并在加热炉中加热至约350℃，使催化剂上吸附的液硫基本脱附。
再生气流经冷凝分离硫磺后循环使用，为了防止催化剂硫酸盐化，再生过程完成后应立即吹入未经处理的尾气使床层冷却，经过0.5～1h后再改用经处理的尾气冷却。
床层温度降至170℃时停止冷却，再转入下一个吸附循环。
3 SCOT工艺
荷兰壳牌石油公司于20世纪70年代初开发了一种将ClauS尾气先加氢，后用醇胺溶剂进行脱硫，再将提浓的H2S返回ClauS装置回收元素硫的Claus-SCOT组合工艺。
由于该工艺可充分利用炼油厂的富余H2，加上硫磺回收装置和脱硫装置本身工艺简单成熟，操作灵活方便，非计划停工时间
3.1 低硫SCOT工艺
该工艺的技术关键是在胺液中加入一种廉价的添加剂，使脱硫溶剂更易于再生。
胺液再生塔的再生效果受塔底平衡条件的限制，胺液中加入添加剂则改变了平衡条件，对同样的贫液需要较少的蒸汽，或使用同样的蒸汽量可获得H2S含量更低的贫液。
贫液中H2S含量低，从而可使排放尾气符合H2S体积浓度
3.2 串级SCOT工艺
该工艺是荷兰Comprimo公司的专利技术，它具有以下特点：①无需单独设置再生塔，吸收塔底的富液送至胺处理装置吸收塔的中部，进一步提高富液酸性气负荷后，送至共有的再生塔;②装置的溶剂循环总量较低，蒸汽消耗也较低;③可连续操作，即使上游胺处理装置的吸收塔停工，也可保证连续运行;④操作灵活，可和一个或多个吸收、再生系统相连接。
4 RAR工艺
RAR工艺是由意大利国际动力技术公司（KTI）开发的，它的基本原理和SCOT工艺相同。
它和SCOT工艺的主要差别如下。
4.1 过程气的加热方式和氢源
RAR工艺利用外供氢源，采用气-气换热器（和加氢反应器出口过程气换热）加热过程气，以免燃料气燃烧不完全;而SCOT工艺则采用在线加热炉产生氢源并加热过程气。
4.2 急冷塔的防腐
RAR工艺的急冷塔设备采用不锈钢制造，系统无需注氨或碱，就可避免因上游的Claus装置或加氢反应器误操作而引起腐蚀;而SCOT工艺的急冷塔系统设备材质采用碳钢，需采用注氨或注碱的方式来消除腐蚀。
5 结语
综上所述，硫磺回收装置已成为大型天然气净化厂、煤气净化厂、炼油厂和石油化工厂必不可少的配套装置，它既是环境保护装置，又是生产装置，占有特殊地位，起着十分重要的作用。
参考文献：
[1]陈赓良.SCOT法尾气处理工艺技术进展[J].石油炼制与化工，2014（10）.
[2]颜廷昭.低温低温克劳斯硫回收及尾气处理技术进展[J].天然气与石油，2014（06）.。
