煤制甲醇硫回收工藝技術研究

楊文鋒(中煤陜西榆林能源化工有限公司化工分公司，陜西 榆林719000)

0 引言

相對于我國十分短缺的石油資源，煤炭資源則較為豐富[1]。多煤少油的能源特點和煤炭能源的深層次利用與深度開發帶動了煤化工行業的快速發展，我國對經濟發展重視的同時也日益關注生態環境保護。資源的多元化發展應當合理利用煤炭資源。以煤替代石油制造化工原料的煤化工行業則快速發展起來。經濟發展的同時也會產生響應的弊端[2]。伴隨著煤化工行業產生的同時，環境污染問題也日益嚴重[3]。良好的生態環境是人類穩定生活的基礎。為了更好的保障煤制甲醇等煤化工裝置對環境產生的影響降到最低的同時滿足國家日益嚴格的排放標準和要求，后續的尾氣治理工藝技術也得到了深入研究和投用。深入研究如何在環保的前提下回收尾氣中的硫元素具有顯著意義。

與天然氣和煉油領域則大多情況下選擇的超優克勞斯硫回收技術略有不同，煤制甲醇裝置凈化系統產生的酸性氣，最初我國的很多企業主要采用的是超級克勞斯工藝。但是，因為煤制甲醇裝置的酸性氣中硫含量不高且雜質較多的同時硫回收裝置規模偏小，造成超級克勞斯硫回收技術在煤制甲醇裝置應用中排放的尾氣中硫含量超標。本文對近年來國內硫回收工藝研究進行綜述和探討，為硫回收工藝在煤制甲醇裝置的進一步應用提供參考。

1 國內外硫回收工藝

現階段國內外規模較大且使用比較廣泛的硫磺回收技術主要有克勞斯、斯科特、濕法氧化脫硫工藝和微生物脫硫技術等幾類。

Claus 技術較為成熟，他一般為多單元處理，其原理主要在于對燃燒時的硫化氫氣體與空氣比例進行控制，現階段的通過二級克勞斯硫回收效率可以達到93%左右，但是缺點在于操作難度很大。后續在克勞斯的基礎上又發展了超級克勞斯和超優克勞斯工藝。超級克勞斯技術一般用于中小型硫磺回收裝置，該技術不但操作簡單而且投資低，回收效率在克勞斯的基礎上提升至99.5%。超優克勞斯工藝在稍微增加設備投資情況下，硫回收效率高達99.7%。斯科特工藝最初是由化工企業開發出來的，主要使用金屬鈷-鉬合金作為催化劑，對煤炭有害氣體深層次開發利用。該技術常與克勞斯技術配套使用。濕法氧化脫硫工藝將堿性液體、焦煤爐煤氣的H2S與HCN進行化學反應從而生成新的硫類化合物，將吸收液與氧在催化作用下解析脫硫脫氰回收，除去煤氣中大部分H2S與HCN。該技術可在常壓下進行操作，其脫硫率高的同時不會造成二次污染，此外其脫硫劑還可再生利用。自然界某些微生物對硫元素有特異的吸收降解功能，利用生物的這種特異的降解功能進行硫元素降解回收的工藝就是微生物脫硫技術，此方式效率較高的同時污染很小。

2 煤制甲醇硫回收工藝特點

煤制甲醇企業硫回收工藝主要具有如下特點：（1）酸性氣體成分非常復雜，酸性氣體濃度低，裝置規模小、酸性氣體成分混有羰基硫和氰化氫等雜質。（2）燃燒較為充分。目前階段的煤制甲醇裝置純氧供給量足，并且酸性氣體流量較小的同時濃度很低，燃燒非常充分。（3）與煉油裝置的耗油量相比，煤制甲醇裝置煤耗量低，同時硫磺產量也較。因煤種的多樣性，造成酸性氣體濃度變化大，隨之對操作性的要求也偏高。（4）煤制甲醇裝置配套的硫回收裝置規模普遍偏小。硫磺產量偏低。

表1 硫回收工藝技術對比情況表

3 硫回收工藝方案比較

本文對幾種先進硫回收工藝技術從硫回收效率、投資情況等方面進行了比較，具體情況表1所示。

煤制甲醇行業硫回收工藝的選擇主要考慮以下幾方面內容：（1）必須滿足國家環保的有關要求的同時預留一定的技術空間。（2）選擇技術的可靠性高的工藝技術。適應低酸性氣濃度的同時能夠處理復雜氣體的工藝類型，確保酸性氣的回收質量。（3）裝置投資及消耗。投資費用和消耗控制到最低是最為理想的。

4 硫回收裝置存在問題及解決措施

（1）酸性氣體中硫化氫濃度低。可將甲醇中的二氧化碳在一段多閃蒸出一部分進入硫化氫濃縮塔，降低酸性氣中的二氧化碳含量，同時盡可能的提高硫化氫濃縮量。

（2）點火空氣和燃料氣壓力低，點火困難。可將點火空氣由鼓風機空氣改為儀表空氣，進而提升點火壓力。同時可把火燃料氣由調節閥后改至調節閥前，增加一截止閥進行調節，穩定點火燃料氣壓力。

（3）甲醇含量高。酸性氣進入硫回收裝置前加入酸性氣洗滌塔，來洗滌酸性氣中的甲醇。一般煤制甲醇行業多采用低溫甲醇洗工藝。

5 硫回收工藝在煤制甲醇行業應用前景

最初，煤制甲醇等煤化工行業硫回收工藝氣體放空尾氣須滿足《大氣污染物綜合排放標準》的要求，尾氣中二氧化硫排放濃度需低于960mg/Nm3。隨著二零一五年國家環保部頒發了《石油煉制工業污染物排放標準》，提出酸性氣回收裝置二氧化硫排放濃度須低于400mg/Nm3。尤其是對一些特殊地區，要求其酸性氣回收裝置的二氧化硫排放濃度必須低于100mg/Nm3，遠低于原標準中濃度要求。隨著環保指標的日趨嚴格，硫回收工藝的應用和發展也越來越重要，只有選擇最適合煤制甲醇行業的硫回收工藝技術才能滿足日趨嚴格的環保要求。

6 結語

煤化工行業在在以煤為原料制造工業產品的同時會副產出很多不利于環境的物質，造成對環境的損壞。為了在保障企業達標排放，更好的踐行環保責任的同時，獲得較高的經濟效益，硫回收工藝被廣泛應用于煤制甲醇行業當中。本文對國內外目前硫回收工藝技術進行研究，對多種硫回收技術從硫回收效率、投資規模及工藝操作情況等進行比較，同時提出了目前硫回收裝置存在的問題、解決方式及發展前景，為煤制甲醇裝置硫回收工藝的選擇提供一定的依據。此外，我們積極學習國外的先進技術取長補短的同時更應鼓勵創新改造，努力開發出新的硫回收工藝技術及其設備，不斷推動我國硫回收工藝在煤制甲醇行業的發展。