金燕(江蘇索普工程科技有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212006)
煤化工硫回收裝置的工藝選擇探討
金燕(江蘇索普工程科技有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212006)
煤作為世界最主要的能源之一,其利用價(jià)值以及開(kāi)采工藝越發(fā)受到人們的重視。本篇文章主要從煤化工硫回收裝置的特點(diǎn)出發(fā),就其工藝進(jìn)行相關(guān)分析探討,并結(jié)合實(shí)際,根據(jù)不同情況,選擇最為恰當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù),在落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的同時(shí),確保經(jīng)濟(jì)效益也能達(dá)到最大化。
煤化工;硫回收裝置;技術(shù)工藝;研究探討
隨著人類對(duì)能源的需求逐年增加,能源危機(jī)及環(huán)境污染等問(wèn)題開(kāi)始日益顯現(xiàn)。煤作為我國(guó)乃至整個(gè)世界最為主要的能源之一,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展也正處于突飛猛進(jìn)的勢(shì)頭。就目前來(lái)說(shuō),如何將通過(guò)氣化,將煤變成氣,是煤化工產(chǎn)業(yè)中最重要的一項(xiàng)工作之一。只有將煤轉(zhuǎn)化成氣,才能對(duì)其進(jìn)行二次加工,進(jìn)而生產(chǎn)出木精、二甲醛、天然氣等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前大多數(shù)的裝置其年產(chǎn)量大多在30萬(wàn)噸到120萬(wàn)噸,而每天所消耗的煤的數(shù)量,大多在2000噸到5000噸,因此,根據(jù)相關(guān)的計(jì)算,硫回收裝置的使用,可以保證硫磺的日產(chǎn)量達(dá)到至少15噸。除此之外,隨著生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的日益突出,人們也越發(fā)重視可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí),而在這樣的形勢(shì)下,過(guò)去的工藝已不再能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,因此,及時(shí)對(duì)硫回收裝置工藝進(jìn)行最為合理、恰當(dāng)?shù)倪x擇是極其有必要的。
就目前形勢(shì)來(lái)看,煉廠裝置的煉油能力以及天然氣能力都比較強(qiáng),對(duì)此,硫回收裝置的規(guī)模也在日益增大,但相較于硫回收裝置而言,煤化工裝置的規(guī)模就相對(duì)較小,其硫磺的年產(chǎn)量最多也只有5萬(wàn)噸左右。
首先,煤本身就是一個(gè)構(gòu)成較為復(fù)雜的物質(zhì),這也直接導(dǎo)致了其產(chǎn)生的酸性氣構(gòu)成也較為復(fù)雜,其中甚至還包含著如木精、氰化氫等雜質(zhì),這些物質(zhì)對(duì)于硫回收裝置的運(yùn)行所帶來(lái)的影響不容小覷。
煤化工裝置酸性氣主要通過(guò)合成氣凈化而來(lái),而天然氣凈化廠酸性氣則主要來(lái)自于醇胺,因此,氫硫酸的含量相對(duì)較低,大約只能維持在25%左右,除此之外,酸性氣的濃度也不穩(wěn)定,時(shí)常會(huì)發(fā)生變化。
目前,主流的硫回收技術(shù)分為濕法硫酸技術(shù)WSA、改良型克勞斯技術(shù)、帶尾氣吸收的克勞斯技術(shù)三種。
傳統(tǒng)三級(jí)克勞斯脫硫技術(shù)是將含H2S氣體通過(guò)部分生成SO2,再發(fā)生克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫,達(dá)到脫硫效果,從硫磺回收部分排出的制硫尾氣,仍含有少量的H2S、SO2、COS、Sx等有害物質(zhì),據(jù)了解我國(guó)2002年后建設(shè)的硫回收裝置均帶有尾氣處理系統(tǒng)。現(xiàn)將相關(guān)技術(shù)分析如下。
利用硫磺制酸原理,通過(guò)將H2S全部焚燒轉(zhuǎn)化為SO3,用水吸收制成商品級(jí)硫酸。
其工藝特點(diǎn)有:
(1)硫回收率高。采用活性較高的專用催化劑和合理的溫度控制來(lái)獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率,硫的回收率可達(dá)99%以上,尾氣SO2為400mg/m3,無(wú)H2S,可直接排放。
(2)適用范圍廣。原料組成、進(jìn)料數(shù)量等大幅度波動(dòng)不會(huì)影響裝置正常運(yùn)行,可處理各種含硫酸性氣體及廢硫酸,尤其不受原料中烴類、氰化物、碳化物等組分的影響,能處理H2S體積分?jǐn)?shù)在3%~60%范圍內(nèi)的酸性氣體。
(3)無(wú)環(huán)境污染。該工藝除消耗催化劑外不需要任何化工藥品、吸附劑或添加劑。不產(chǎn)生廢料或廢水,對(duì)環(huán)境沒(méi)有二次污染。
(4)運(yùn)行成本低。除裝置開(kāi)車時(shí)需啟動(dòng)燃料外,一旦運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái),可高效回收大量的工藝反應(yīng)熱,副產(chǎn)6.0MPa、420℃的過(guò)熱蒸汽。
(5)操作簡(jiǎn)單可靠。整個(gè)裝置采用DCS 自動(dòng)控制,僅有一個(gè)操作工和一個(gè)巡檢工就可以控制整個(gè)裝置操作。
(6)工藝布局簡(jiǎn)單,占地面積小。
采用H2S過(guò)剩操作原理(可選增加超優(yōu)克勞斯?fàn)t將大部分SO2轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫和H2S),增加超級(jí)克勞斯?fàn)t對(duì)H2S進(jìn)行選擇性氧化,解決傳統(tǒng)三段克勞斯出口尾氣不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。
其工藝特點(diǎn)有:
(1)總的硫磺回收率高,達(dá)99.3%-99.5%。焚燒爐出口尾氣SO2〈550mg/Nm3,排放廢氣符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(GB 20426-2006《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》)要求。
(2)在超優(yōu)克勞斯工藝中,克勞斯催化反應(yīng)器要求在過(guò)量的H2S下操作,這種操作方式可以防止克勞斯催化劑在還原條件下硫酸化,從而延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命。
(3)與常規(guī)克勞斯工藝相比,小幅度增加公用工程消耗的情況下大大提高總的硫磺回收率。
(4)超優(yōu)克勞斯工藝適用于酸性氣濃度范圍廣,H2S濃度可以在23%~93%之間。
代表公司為山東三維SSR,及荷蘭荷豐低溫SCOT。主要通過(guò)在克勞斯尾氣后部增加催化加氫裝置,將大部分含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化為H2S后用MEDA溶液吸收,尾氣至焚燒爐燃燒后達(dá)標(biāo)排放。MEDA富液中H2S解析后送制硫爐,再生后的貧液循環(huán)使用。
該技術(shù)是目前公認(rèn)的處理硫回收尾氣最為徹底的技術(shù),主要適用于無(wú)熱電脫硫裝置的企業(yè)。尾氣凈化度較高,SO含量一般為120-200ppm,不含硫化氫。但由于使用溶液吸收法,投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較高。
我們必須意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性,任何企業(yè)或是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,都不能以破壞環(huán)境為代價(jià),因此,在硫回收工藝的選擇上,一定要秉承保護(hù)環(huán)境,落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的原則,盡可能的選擇耗能低,污染小,利用率高的工藝設(shè)備。
要結(jié)合具體情況,進(jìn)行具體分析。從煤化工的一些特點(diǎn)出發(fā),盡可能的選擇適合酸性氣濃度不高的工藝,這類工藝往往具有高彈性,對(duì)于成分較為復(fù)雜的氣體,處理起來(lái)也是游刃有余。另外,工藝的可靠性以及安全性也是不能忽視的,利用純氧燃燒系統(tǒng)等,可以從很大程度上提高工藝的安全可靠性。
在硫回收工藝的比選上,除了要考慮到保護(hù)環(huán)境,技術(shù)處理等方面,還要進(jìn)行合理的成本預(yù)算評(píng)估,在保證尾氣排放達(dá)標(biāo)情況下,盡可能的降低成本預(yù)算,只有這樣,才能保證經(jīng)濟(jì)利益的最大化。
通過(guò)技術(shù)方案比選,WSA技術(shù)投資費(fèi)用過(guò)大。帶尾氣處理技術(shù)的SSR及SCOT投資也較大,操作復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)性較差。改良型克勞斯技術(shù)擁有安全系數(shù)高,成本低,技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)勢(shì),因此是當(dāng)前形勢(shì)下,煤化工硫回收裝置的最佳工藝。此外,其污染物的排放量也符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),貫徹了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,更為其以后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造了可能,由此可見(jiàn),該工藝能得到廣泛的推廣與運(yùn)用也是必然的趨勢(shì)。
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