陳賡良
中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院,四川 成都 610213
克勞斯法硫磺回收雖然并非屬于氣體凈化工藝,但由醇胺法脫硫、克勞斯法硫磺回收、配套尾氣處理技術(shù)組成工藝技術(shù)路線(xiàn),經(jīng)70余年的技術(shù)開(kāi)發(fā),現(xiàn)已成為從含硫天然氣和煉廠氣中回收硫磺最重要的技術(shù)路線(xiàn)。據(jù)國(guó)際化肥協(xié)會(huì)(IFA)最近公布的數(shù)據(jù),2011年世界硫磺總產(chǎn)量為5 100×104t,其中96%來(lái)自采用上述技術(shù)路線(xiàn)的石油與天然氣加工工業(yè)。
從1883年英國(guó)化學(xué)家克勞斯(Claus)提出原始的克勞斯法制硫工藝至今已有100多年歷史。1938年德國(guó)法本公司對(duì)原始克勞斯法工藝作了重大改革,其要點(diǎn)是把H2S的氧化分為兩個(gè)階段完成,見(jiàn)圖1。第一階段為熱反應(yīng)階段,有1/3體積的H2S在燃燒(反應(yīng))爐內(nèi)被氧化為SO2,并在生成硫磺的同時(shí)釋放出大量反應(yīng)熱;第二階段為催化反應(yīng)階段,剩余2/3體積H2S在催化劑上與生成的SO2繼續(xù)反應(yīng)生成元素硫。由于在反應(yīng)爐后設(shè)置了廢熱鍋爐,不僅可以回收爐內(nèi)反應(yīng)所釋放熱量的80%,而且催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的溫度也可借控制過(guò)程氣的溫度加以調(diào)節(jié),基本排除反應(yīng)器溫度控制困難的問(wèn)題,大大提高裝置的硫回收率和處理容量,奠定了現(xiàn)代(改良)克勞斯法硫磺回收工藝的基礎(chǔ)[1]。
圖1 改良克勞斯工藝法示意圖 (直流法)
克勞斯法工藝流程通常根據(jù)其生成SO2的方式分為三類(lèi):直流法、分流法和直接氧化法。原料酸氣中H2S濃度大于55%時(shí)推薦使用直流法。此流程全部原料酸氣都進(jìn)入反應(yīng)爐,空氣的供給量?jī)H夠酸氣中1/3體積的H2S燃燒生成SO2,保證過(guò)程氣中H2S/SO2為2/1(摩爾比)。反應(yīng)爐內(nèi)通過(guò)熱反應(yīng)能有效地轉(zhuǎn)化H2S為硫蒸氣,其轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加,在爐溫超過(guò)1 000℃時(shí),一般爐內(nèi)轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%左右。過(guò)程氣中其余的H2S將繼續(xù)在下游的轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng),轉(zhuǎn)化器溫度大致控制在比過(guò)程氣的硫露點(diǎn)高20~30℃。二級(jí)及其以后的轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化率約為20%~30%,故采用人工合成活性氧化鋁催化劑的直流法裝置(兩級(jí)轉(zhuǎn)化)的總轉(zhuǎn)化率一般可達(dá)到95%左右。
原料酸氣中H2S濃度在15%~30%范圍內(nèi)推薦使用分流法流程。該流程先將1/3體積的硫化氫送入燃燒爐,配以適量的空氣進(jìn)行完全燃燒而全部生成SO2。后者與其余2/3H2S混合后在下游的轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)而生成元素硫。分流法裝置一般都采用兩級(jí)催化轉(zhuǎn)化,H2S的總轉(zhuǎn)化率約為89%~92%,比較適合于10~20 t/d較小規(guī)模的硫磺回收裝置。
在直流法與分流法之間進(jìn)行工藝流程選擇時(shí),關(guān)鍵的影響因素并非原料酸氣中H2S濃度,而是反應(yīng)爐的操作溫度。工業(yè)實(shí)踐證明,反應(yīng)爐平穩(wěn)運(yùn)行的最低操作溫度不能低于930℃,否則火焰不能穩(wěn)定,且因爐內(nèi)反應(yīng)速率過(guò)低而導(dǎo)致廢熱鍋爐出口氣流中經(jīng)常出現(xiàn)大量游離氧。在反應(yīng)爐前分流酸氣雖能解決火焰穩(wěn)定性,但大量原料氣未經(jīng)反應(yīng)爐直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器也會(huì)產(chǎn)生一系列操作問(wèn)題。尤其建于煉廠的克勞斯裝置,原料酸氣中經(jīng)常含有NH3、芳烴、烯烴等很難處理的雜質(zhì),一般不宜采用分流法流程。
以往文獻(xiàn)認(rèn)為當(dāng)酸氣中H2S濃度低于50%就應(yīng)考慮分流法。近期文獻(xiàn)對(duì)H2S濃度為30%~55%的酸氣,推薦采用預(yù)熱酸氣和/或空氣的措施來(lái)提高爐溫,盡量避免采用操作控制較困難的分流法流程[2],見(jiàn)表1。
分流進(jìn)入燃燒爐的原料氣量應(yīng)以1/3(以體積計(jì))為宜。其原因:一是保持過(guò)程氣中克勞斯反應(yīng)所要求的H2S/SO2=2;二是進(jìn)一步增加分流入燃燒爐的原料氣量不僅不能提高爐溫,反而會(huì)導(dǎo)致?tīng)t溫下降。因?yàn)樵跍囟雀哂?93℃的條件下,H2S與SO2生成元素硫的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。迄今為止所有采用分流法的工業(yè)裝置其分流量都是原料氣總量的1/3。
就本質(zhì)而言,直接氧化法是原始克勞斯法的一種形式。當(dāng)原料酸氣中的H2S濃度為2%~12%時(shí)推薦采用此法。將酸氣和空氣分別預(yù)熱至適當(dāng)溫度后,直接送入轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行催化反應(yīng),配入空氣量仍為使1/3體積H2S轉(zhuǎn)化為SO2所需的量,生成的SO2進(jìn)一步與其余的H2S反應(yīng)而生成元素硫。實(shí)質(zhì)上此流程是把H2S氧化為SO2的反應(yīng),以及隨后發(fā)生的克勞斯反應(yīng)結(jié)合在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。
工藝流程選擇不僅與酸氣中H2S濃度有關(guān),也應(yīng)考慮回收裝置的規(guī)模。根據(jù)圖2所示數(shù)據(jù)[3],對(duì)于裝置規(guī)模的影響大致可以歸納出如下認(rèn)識(shí)。
圖2 裝置規(guī)模與流程選擇的關(guān)系
a)當(dāng)原料天然氣中潛硫含量在0.5 t/d以下時(shí),不論酸氣中H2S濃度如何,原則上不使用克勞斯法制硫工藝回收硫磺,推薦使用非再生型脫硫技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用固體氧化鐵法脫硫[4];國(guó)外則常用Sulfa-Treat脫硫劑。
b)20世紀(jì)90年代中期,美國(guó)氣體研究院(GRI)開(kāi)發(fā)了一種新型的直接注入法脫硫工藝,其特點(diǎn)是將三嗪除硫劑水溶液直接注入原料氣管線(xiàn),通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將原料氣中的H2S含量降至6mg/m3以下[5]。脫硫廢液中所含的化學(xué)物質(zhì)可作肥料、污水處理藥劑等,基本不存在二次污染問(wèn)題。非常適合于處理海上氣田生產(chǎn)的低含硫、高CO2/H2S比天然氣。其凈化方案可考慮先將H2S脫除以解決管線(xiàn)的防腐問(wèn)題,再將天然氣輸至陸上解決脫除CO2的問(wèn)題。
c)當(dāng)原料酸氣中H2S濃度低于15%且潛硫含量達(dá)到80 t/d以上時(shí),直接氧化工藝控制較困難,不易獲得高的轉(zhuǎn)化率,宜采用酸氣提濃技術(shù)將H2S濃度提高至能適應(yīng)分流法流程的范圍。當(dāng)前,甲基二乙醇胺(MDEA)及以其為基礎(chǔ)的加強(qiáng)選吸型配方溶劑是最理想的原料酸氣提濃溶劑。
d)提高酸氣中H2S濃度的另一個(gè)有效途徑是在脫硫過(guò)程中使用MDEA配方溶劑降低酸氣中CO2濃度。重慶天然氣凈化總廠長(zhǎng)壽分廠天然氣脫硫裝置設(shè)計(jì)處理量為200×104m3/d,操作壓力3.4MPa。該廠原使用MDEA水溶液脫硫,后在流程與設(shè)備不作任何變動(dòng)的情況下改投CT8-5配方溶劑。表2數(shù)據(jù)表明,以CT8-5取代MDEA后,不僅再生蒸汽用量下降了10%以上,再生酸氣中H2S含量由約30%提高到約39%,對(duì)硫回收裝置的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)也十分有利[6]。
表2 CT8-5與MDEA在天然氣脫硫裝置上的脫硫脫碳性能對(duì)比
c)20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)ARI公司開(kāi)發(fā)的Lo-Cat法氧化-還原脫硫工藝,采用多種絡(luò)合劑絡(luò)合鐵離子,大大加快了氧化和還原反應(yīng)的速率,提高了溶液的硫容量。該公司開(kāi)發(fā)的自循環(huán)式環(huán)流反應(yīng)器將氧化和還原兩個(gè)過(guò)程結(jié)合為一體,見(jiàn)圖3。使該工藝在醇胺法裝置的再生酸氣處理及克勞斯法裝置的尾氣處理等低壓下運(yùn)行的裝置中得到廣泛應(yīng)用,估計(jì)目前全球已建有100多套此類(lèi)工業(yè)裝置,硫磺回收量一般不超過(guò)5 t/d。中國(guó)石油隆昌天然氣凈化廠于90年代初期引進(jìn)了一套采用自循環(huán)式環(huán)流反應(yīng)器的Lo-Cat法裝置,從醇胺法再生酸氣中回收硫磺[6]。
圖3 自循環(huán)式環(huán)流反應(yīng)器
氧基硫磺回收工藝是近30年來(lái)硫磺回收工藝的一項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步,尤其近年來(lái)變壓吸附等富氧空氣生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟,為推廣此工藝奠定了基礎(chǔ)。該工藝是指從提高裝置處理能力的角度,以氧氣或富氧空氣代替空氣來(lái)增加裝置處理能力的一系列新型克勞斯工藝,如德國(guó)Lurgi公司開(kāi)發(fā)的OxyClaus工藝、英國(guó)BOC公司的SURE工藝和美國(guó)Air Products&Chemical Inc公司的COPE工藝等。此類(lèi)工藝20世紀(jì)80年代中期實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,近年來(lái)更加受到重視。氧基硫磺工藝應(yīng)用于克勞斯裝置技術(shù)改造或新建裝置,至少具有以下優(yōu)點(diǎn)[2]:
a)在原有裝置總壓力降0.050~0.075MPa基本不變的前提下,裝置的處理量可大幅度提高。
b)若新建裝置采用此工藝,對(duì)給定的處理量而言,設(shè)備尺寸可比常規(guī)克勞斯工藝縮小約50%,投資可減少30%~35%,硫霧沫夾帶損失相應(yīng)減少。
c)克勞斯裝置可以很快從空氣改為氧濃度達(dá)70%的富氧操作,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平衡,不需要額外增加操作人員,停車(chē)也相當(dāng)方便。
d)有利于處理H2S含量較低的貧酸氣,裝置的總轉(zhuǎn)化率也可提高約2%。
理論上不同濃度的富氧空氣均可應(yīng)用,實(shí)際上反應(yīng)爐耐火材料要求爐溫不超過(guò)1 550℃,火嘴的適應(yīng)性和廢熱鍋爐的負(fù)荷也有一定限制,故不采取相應(yīng)措施,空氣中的氧濃度只能提高至25%~28%,見(jiàn)圖4。雖然氧基工藝裝置的操作大致與常規(guī)克勞斯裝置類(lèi)似,但應(yīng)注意以下因素產(chǎn)生的影響。
a)處理能力的增加不僅與富氧空氣中的氧濃度有關(guān),也與原料酸氣中的H2S含量有關(guān),H2S含量愈高處理能力的增加倍數(shù)愈大。
b)原料酸氣中H2S含量愈高,燃燒爐溫度提高的幅度愈大。
圖4 燃燒爐溫度與氧濃度的關(guān)系
c)當(dāng)燃燒爐溫度上升后,過(guò)程氣的操作密度降低,操作狀態(tài)下的流量增加,整個(gè)裝置阻力降Δp相應(yīng)增加,導(dǎo)致對(duì)處理能力的限制。
d)在操作過(guò)程中,除N2以外的所有原料及產(chǎn)物組分的分壓均升高,有關(guān)組分分壓升高與爐溫升高這兩個(gè)因素都將影響反應(yīng)的平衡。
e)在反應(yīng)爐的高溫條件下,有可能導(dǎo)致H2S直接分解而生成元素硫,CO2及H2O也有可能通過(guò)裂解反應(yīng)生成O2,這兩個(gè)因素均將使氧基工藝的實(shí)際需氧量與常規(guī)的克勞斯工藝有所不同。
f)以氧基工藝改造裝置后,由于反應(yīng)爐溫度大幅度提高,極有利于增加熱反應(yīng)段的硫回收率,且熱反應(yīng)段與催化反應(yīng)段的產(chǎn)率分布也發(fā)生很大變化。
g)隨著整個(gè)裝置各級(jí)冷凝器液硫排出溫度的升高,溶解的H2S量也大幅度升高,脫氣裝置的操作條件應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整,見(jiàn)表3。
h)由于液硫溫度與其黏度密切相關(guān),故在泵送前應(yīng)采取必要的冷卻措施。因硫磺的自燃溫度為232℃,閃點(diǎn)溫度僅為207℃,故采用氧基工藝后應(yīng)特別注意液硫加工的安全問(wèn)題。
氧基硫磺工藝中最先投入工業(yè)應(yīng)用的是美國(guó)Air Products&Chemical Inc公司開(kāi)發(fā)的COPE法。1985年3月在美國(guó)路易斯安那州的Lake Charles煉廠用COPE法改建了2套原有的克勞斯裝置。以55%的富氧空氣取代空氣后,裝置處理量提高了85%,達(dá)到200 t/d。這2套裝置的原理流程見(jiàn)圖5。
圖5 COPE法的原理流程
COPE法的關(guān)鍵技術(shù)有兩點(diǎn):一是使用特殊設(shè)計(jì)的火嘴以保持火焰穩(wěn)定;二是用循環(huán)風(fēng)機(jī)將第一級(jí)冷凝器排出的部分過(guò)程氣返回燃燒爐以調(diào)節(jié)爐溫。
繼Lake Charles煉廠后,美國(guó)德克薩斯州Champlin煉廠的2套克勞斯裝置也改為COPE法工藝,使用濃度為29%的富氧工藝,由于氧濃度較低而取消了過(guò)程氣循環(huán)系統(tǒng),裝置的處理量則從66 t/d提高至81 t/d。
上述4套COPE法裝置的有關(guān)操作數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
表3 COPE法工業(yè)裝置的操作數(shù)據(jù)
近年來(lái)世界各國(guó)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí),對(duì)保護(hù)環(huán)境給予了充分重視。但克勞斯法硫磺回收工藝,受反應(yīng)溫度下熱力學(xué)平衡限制,即使采用活性良好的催化劑和三級(jí)轉(zhuǎn)化工藝,常規(guī)克勞斯裝置的硫回收率最高只能達(dá)到97%左右,尾氣中含有大量H2S、液硫和有機(jī)硫化合物,灼燒后最終以SO2的形式排入大氣。不僅浪費(fèi)大量硫資源,還造成嚴(yán)重的大氣污染。20世紀(jì)70年代中期以來(lái),常規(guī)克勞斯法工藝出現(xiàn)了較大發(fā)展,基本上沿著兩個(gè)思路來(lái)開(kāi)拓:一是改進(jìn)克勞斯工藝本身以提高硫回收率或裝置效率,包括開(kāi)發(fā)新型催化劑、貧酸氣制硫技術(shù)、氧基硫磺回收工藝等等;二是大力開(kāi)發(fā)尾氣處理工藝。硫磺回收與尾氣處理這兩種工藝都是以最大限度提高硫回收率為目標(biāo),在發(fā)展過(guò)程中互相影響和滲透,今后此趨勢(shì)會(huì)更加明顯。
a)以SCOT法為代表的還原—吸收類(lèi)型方法,雖然流程較復(fù)雜,投資偏高,但能保證99.8%以上的總硫回收率。此法將上游的克勞斯裝置與下游尾氣處理裝置完全分開(kāi),形成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的界區(qū),對(duì)于大型克勞斯裝置的尾氣處理無(wú)疑是首選方法,故硫產(chǎn)量在100 d/t以上的克勞斯裝置應(yīng)考慮以此法處理尾氣。SCOT法工藝近年來(lái)也在進(jìn)一步降低尾氣中H2S和SO2含量以及消耗指標(biāo)等方面開(kāi)展了大量研究,出現(xiàn)了超級(jí)SCOT法、低硫SCOT法(LS)、串級(jí)SCOT法、低溫SCOT法(LT)等改進(jìn)工藝,使總硫回收率達(dá)到了99.95%以上的水平,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有了明顯改善。
b)以MCRC法為代表的在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行低溫克勞斯(亞露點(diǎn))反應(yīng)類(lèi)型的方法,實(shí)質(zhì)上是常規(guī)克勞斯反應(yīng)在低溫條件下的延伸;其特點(diǎn)是將硫磺回收與尾處理兩者有機(jī)地結(jié)合,設(shè)備投資和操作成本較低,操作方便,對(duì)于中、小型裝置有很強(qiáng)的適應(yīng)性,總硫回收率可達(dá)到約99%。對(duì)規(guī)模在50 t/d以下的裝置,在能滿(mǎn)足尾氣排放要求的前提下應(yīng)予優(yōu)先考慮。其它如CBA、CPC等方法也屬此類(lèi)型,僅流程安排稍有不同,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大體相似[7]。
c)采用特殊設(shè)計(jì)等溫式反應(yīng)器 (內(nèi)冷)的Clinsulf-SDP法是近年來(lái)在低溫克勞斯工藝上開(kāi)發(fā)的一種新方法,只要催化劑能有效地水解過(guò)程氣中的有機(jī)硫化合物,使用兩級(jí)反應(yīng)器的Clinsulf-SDP法能使總硫回收達(dá)到99.2%~99.5%。此工藝較適合于中、小型裝置,可用于新建裝置或已建裝置的技術(shù)改造,其工藝流程見(jiàn)圖6。從重慶天然氣凈化總廠墊江分廠的使用經(jīng)驗(yàn)看[8],它與超級(jí)克勞斯法在設(shè)備投資、操作成本、硫磺回收率等方面大致相當(dāng)。而中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第一采氣廠近期引進(jìn)的Clinsulf-DO法裝置則為處理H2S濃度不足2%的極貧酸氣提供了成功經(jīng)驗(yàn)。
圖6 Clinsulf-SDP法工藝流程示意圖
d)以超級(jí)克勞斯(Superclaus)法為代表的催化氧化類(lèi)型方法由于在本質(zhì)上改變了H2S轉(zhuǎn)化為硫的反應(yīng)機(jī)理,見(jiàn)圖7??朔丝藙谒狗磻?yīng)在平衡轉(zhuǎn)化率上存在的障礙,有效提高了總硫回收率,因而近年來(lái)發(fā)展相當(dāng)迅速[9]。重慶天然氣凈化總廠渠縣分廠和忠縣分廠各引進(jìn)了一套此類(lèi)裝置,多年的工業(yè)實(shí)踐證明,超級(jí)克勞斯法可將總硫回收提高到99.5%左右的水平,是中、小型硫磺回收裝置處理尾氣經(jīng)濟(jì)有效的方法。與Clinsulf-SDP法相比,雖兩者在投資和成本方面大致相當(dāng),但超克勞斯法的過(guò)程控制更為方便[9]。
圖7 超級(jí)克勞斯法工藝流程示意圖
e)以Clauspol法為代表的在液相中進(jìn)行低溫克勞斯反應(yīng)類(lèi)型的方法,也較適合用于中、小型裝置,總硫回收率可達(dá)到約99%,再進(jìn)一步提高就比較困難,工藝流程和設(shè)備也變得復(fù)雜。此類(lèi)方法設(shè)備較大、控制困難、腐蝕相對(duì)嚴(yán)重且容易堵塞,溶劑損失量較大,近年來(lái)應(yīng)用不多。
f)串級(jí)流程設(shè)計(jì)是指上游原料氣脫硫裝置與下游SCOT法尾氣處理工藝的選吸裝置共用一個(gè)富液再生系統(tǒng),并將選吸裝置的出塔富液作為半貧液供給上游脫硫裝置。對(duì)于處理酸氣含量極高的天然氣凈化廠是有效的節(jié)能方案,能降低投資和成本。但實(shí)施此方案的前提是上、下游脫硫裝置的凈化要求及工況條件能夠匹配。如加拿大的Caroline天然氣凈化廠,其原料氣中H2S體積含量高達(dá)35%,含有相當(dāng)多有機(jī)硫化合物,采用了經(jīng)改進(jìn)的串級(jí)流程,見(jiàn)圖8[10]。中石化普光天然氣凈化廠也采用了類(lèi)似流程。
圖8 Caroline天然氣凈化廠的改進(jìn)型串級(jí)流程
a)由醇胺法脫硫、克勞斯法硫磺回收、配套尾氣處理技術(shù)組成克勞斯法硫磺回收工藝技術(shù)路線(xiàn),經(jīng)70余年的技術(shù)開(kāi)發(fā),現(xiàn)已成為從含硫天然氣和煉廠氣中回收硫磺最重要的技術(shù)路線(xiàn)。2011年世界硫磺總產(chǎn)量為5 100×104t,其中96%采用克勞斯法生產(chǎn)。
b)克勞斯法工藝流程根據(jù)其生成SO2的方式分為三類(lèi):直流法、分流法和直接氧化法。原料酸氣中H2S濃度大于55%時(shí)推薦使用直流法;濃度在15%~30%的范圍內(nèi)推薦使用分流法;濃度為2%~12%時(shí)推薦使用直接氧化法。
c)原料天然氣中潛硫含量在0.5 t/d以下時(shí),不論酸氣中H2S濃度如何,原則上不使用克勞斯法制硫工藝回收硫磺,推薦使用非再生型脫硫技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用固體氧化鐵法脫硫,國(guó)外則常用SulfaTreat脫硫劑。
d)當(dāng)原料酸氣中H2S濃度低于15%且潛硫含量達(dá)到約80 t/d以上時(shí),直接氧化工藝控制較困難;宜采用酸氣提濃技術(shù)將H2S濃度提高至能適應(yīng)分流法流程的范圍。提高酸氣中H2S濃度的另一個(gè)有效途徑是,在脫硫過(guò)程中使用MDEA或以其為基礎(chǔ)的配方溶劑進(jìn)行選吸脫硫以降低酸氣中CO2濃度。
e)Lo-Cat法氧化-還原脫硫及自循環(huán)式環(huán)流反應(yīng)器,在醇胺法裝置的再生酸氣處理及克勞斯法裝置的尾氣處理等低壓運(yùn)行的裝置中得到廣泛應(yīng)用,目前全球已建有100多套此類(lèi)工業(yè)裝置,其規(guī)模一般不超過(guò)5 t/d。
f)氧基硫磺回收工藝是近30年來(lái)硫磺回收工藝的一項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步。它是指以氧氣或富氧空氣代替空氣來(lái)增加裝置處理能力的一系列新型克勞斯工藝,近年來(lái)變壓吸附等富氧空氣生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟,為推廣此工藝奠定基礎(chǔ)。
g)以SCOT法為代表的還原-吸收類(lèi)型尾氣處理方法能保證99.8%以上的總硫回收率,是大型克勞斯裝置尾氣處理的首選方法。硫磺產(chǎn)量在100 d/t以上的克勞斯裝置應(yīng)考慮以此類(lèi)方法處理尾氣。
h)以MCRC法為代表的在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行低溫克勞斯(亞露點(diǎn))反應(yīng)的方法,實(shí)質(zhì)上是常規(guī)克勞斯反應(yīng)在低溫條件下的延伸,對(duì)中、小型裝置有很強(qiáng)的適應(yīng)性,總硫回收率可達(dá)到約99%。對(duì)規(guī)模在50 t/d以下的硫磺回收裝置,能滿(mǎn)足尾氣排放要求的前提下應(yīng)予優(yōu)先考慮。
i)以超級(jí)克勞(Superclaus)法為代表的催化氧化類(lèi)型方法由于在本質(zhì)上改變了H2S轉(zhuǎn)化為硫的反應(yīng)機(jī)理,克服了克勞斯反應(yīng)在平衡轉(zhuǎn)化率上存在的障礙,有效地提高了總硫回收率。多年的工業(yè)實(shí)踐證明,此類(lèi)方法可將總硫回收提高到99.5%左右的水平,是中、小型硫磺回收裝置處理尾氣經(jīng)濟(jì)有效的方法。
j)串級(jí)流程設(shè)計(jì)是指上游原料氣脫硫裝置與下游SCOT法尾氣處理工藝的選吸裝置共用一個(gè)富液再生系統(tǒng),并將選吸裝置的出塔富液作為半貧液供給上游脫硫裝置。對(duì)于處理酸氣含量極高的天然氣凈化廠這是個(gè)有效的節(jié)能方案,并能降低投資和成本,應(yīng)予以充分重視。
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