隨著環(huán)保問題的突出，工業(yè)生產(chǎn)中許多回收工藝技術(shù)都發(fā)展起來，硫磺回收就是其中一種，硫磺回收可以減少廢棄硫磺對環(huán)境的污染和對人體的傷害，本文主要探討研究硫磺回收工藝。

　　《化工科技》Science & Technology in Chemical Industry(雙月刊)曾用刊名：吉化科技，1992年創(chuàng)刊，是國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級化工領(lǐng)域技術(shù)類期刊，主要報(bào)道全國化工領(lǐng)域重大科研成果和技術(shù)改造成果，對國家、省、市級的自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目、國家教委博士后基金資助項(xiàng)目和各種科技攻關(guān)項(xiàng)目以及各種獲獎(jiǎng)項(xiàng)目優(yōu)先報(bào)道。還將以較大篇幅發(fā)布化工產(chǎn)品、化工設(shè)備、化工儀表、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和人才供求廣告。

　　隨著環(huán)境的變化以及能源的短缺，采用高效能和高效益的硫回收技術(shù)成為今后硫回收工藝發(fā)展的必然趨勢，并具有現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前酸性氣體的硫回收方法主要有濕法脫硫和干法脫硫。干法脫硫又分為傳統(tǒng)克勞斯(Claus)法、亞露點(diǎn)類克勞斯工藝、還原吸收類克勞斯工藝、直接氧化類克勞斯工藝、富氧克勞斯工藝和氧化吸收類克勞斯工藝。濕法脫硫主要有魯奇的低、高溫冷凝工藝和托普索WSA工藝。

　　克勞斯法是硫磺回收工藝中的重要方法之一，本文為傳統(tǒng)克勞斯方法、超級克勞斯硫回收和超優(yōu)克勞斯硫磺回收方法工藝做了對比介紹，并對最新的超優(yōu)克勞斯法應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

　　克勞斯硫回收工藝自從20世紀(jì)30年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于合成氨和甲醇原料氣生產(chǎn)、煉廠氣加工、天然氣凈化等氣體凈化加工過程中。從脫硫過程中產(chǎn)生的含H2S氣體中回收硫，既可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，又可解決工業(yè)廢氣對大氣的污染問題。

　　克勞斯硫回收工藝的特點(diǎn)是流程簡單、操作靈活、回收硫純度高、投資費(fèi)用低、環(huán)境及規(guī)模效益顯著，其回收硫磺的純度可達(dá)到99.8%，可作為生產(chǎn)硫酸的一種硫資源，也可作為化工原料。在傳統(tǒng)克勞斯硫回收工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的超優(yōu)克勞斯工藝在硫磺回收率、尾氣環(huán)保達(dá)標(biāo)、裝置投資費(fèi)用等方面具有更多的優(yōu)勢，世界上第1套超優(yōu)克勞斯工業(yè)化裝置于2000年投入生產(chǎn)運(yùn)行。目前，超優(yōu)勞斯工藝在國外引起普遍重視，并在德國、荷蘭、美國、加拿大和日本等國推廣應(yīng)用，我國近年來已引進(jìn)該工藝建設(shè)裝置并投入生產(chǎn)運(yùn)行。

　　一、克勞斯硫回收工藝特點(diǎn)

　　常規(guī)Claus工藝是目前煉廠氣、天然氣加工副產(chǎn)酸性氣體及其它含H2S氣體回收硫的主要方法。其特點(diǎn)是：流程簡單、設(shè)備少、占地少、投資省、回收硫磺純度高。但是由于受化學(xué)平衡的限制，兩級催化轉(zhuǎn)化的常規(guī)Claus工藝硫回收率為90-95%，三級轉(zhuǎn)化也只能達(dá)到95-98%，隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，常規(guī)Claus工藝的尾氣中硫化物的排放量已不能滿足現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，降低硫化物排放量和提高硫回收率已迫在眉睫。

　　一般克勞斯尾氣吸收要經(jīng)過尾氣焚燒爐，通過吸收塔，在吸收塔內(nèi)用石灰乳溶液或稀氨水吸收，生成亞硫酸氫鈣或亞硫酸氫銨，通過向溶液中通空氣，轉(zhuǎn)化為石膏或硫酸銨，達(dá)到無害處理，我公司硫回收尾氣送至鍋爐燃燒并脫硫后排放。

　　二、克勞斯法制硫基本原理

　　克勞斯硫回收裝置用來處理低溫甲醇洗的酸性氣體，使酸性氣中的H2S轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫。首先在燃燒爐內(nèi)三分之一的H2S與氧燃燒，生產(chǎn)SO2，然后剩余的H2S與生成的SO2在催化劑的作用下，進(jìn)行克勞斯反應(yīng)生成硫磺。

　　由于酸氣中除H2S外，通常含有CO2、H2O、烴類等化學(xué)反應(yīng)十分復(fù)雜，伴有多種副反應(yīng)發(fā)生。克勞斯法的工藝流程有三種：部分燃燒法、分流法、燃硫法。

　　三、克勞斯法硫回收工藝原理

　　傳統(tǒng)克勞斯法是一種比較成熟的多單元處理技術(shù)，克勞斯工藝發(fā)明伊始就成為硫回收工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，也是目前應(yīng)用最為廣泛的硫回收工藝之一。根據(jù)過程氣中H2S體積百分比的高低，分別采用直流克勞斯法、分流克勞斯法、直接氧化克勞斯法。其工藝過程為含有H2S的酸性氣體在克勞斯?fàn)t內(nèi)燃燒，使部分H2S氧化為SO2，然后SO2再與剩余的未反應(yīng)的H2S在催化劑作用下反應(yīng)生成硫黃。

　　超優(yōu)克勞斯是克勞斯延伸型工藝，在克勞斯硫回收基礎(chǔ)上突破傳統(tǒng)觀念的基礎(chǔ)上，巧妙地組合了近年開發(fā)的新技術(shù)，對傳統(tǒng)的克勞斯工藝進(jìn)行改進(jìn)，從改善熱力學(xué)平衡和強(qiáng)化硫回收的角度出發(fā)，這包括發(fā)展新型催化劑、富氧燃燒技術(shù)、深冷器技術(shù)等，對克勞斯工藝作了較大的改造，在傳統(tǒng)克勞斯轉(zhuǎn)化之后，最后一級轉(zhuǎn)化段使用新型選擇性氧化催化劑，增加一個(gè)選擇性催化氧化反應(yīng)器(超級克勞斯反應(yīng)器)，成為超級克勞斯(SuperClaus)工藝，與此同時(shí)在最后一級克勞斯催化反應(yīng)器床層中的克勞斯催化劑下面裝填了一層加氫還原催化劑，構(gòu)成加氫催化還原反應(yīng)器(超優(yōu)克勞斯反應(yīng)器)，將SO2還原成硫和H2S后再選用選擇性氧化催化劑，使總硫回收率得以大大提高。根據(jù)酸性氣體進(jìn)料量和催化反應(yīng)器數(shù)量，回收率可以達(dá)到99.4%以上或更高。

　　超優(yōu)克勞斯裝置由一個(gè)高溫段及二個(gè)或三個(gè)反應(yīng)段構(gòu)成.高溫段包括H2S燃燒爐和廢熱鍋爐，利用氣體中的H2S在克勞斯燃燒爐內(nèi)使其部分氧化生成SO2，燃燒反應(yīng)是H2S+1.5O2→SO2+H2O，約有1/3的H2S于1200℃左右溫度下與空氣在燃燒爐內(nèi)反應(yīng)生成SO2。其余未反應(yīng)的H2S同SO2在溫度較低的轉(zhuǎn)化段借助于催化劑繼續(xù)完成克勞斯反應(yīng)，再與部分H2S作用生成硫黃。在克勞斯反應(yīng)器中的反應(yīng)是2H2S+SO2→3S+2H2O。隨后在在加氫催化還原反應(yīng)器中，SO2通過加氫催化還原反應(yīng)，被克勞斯尾氣中的H2和CO還原生成硫和H2S，反應(yīng)式為SO2+2H2→S+2H2O，SO2+3H2→H2S+2H2O，SO2+2CO→S+2CO2。通過一個(gè)選擇性催化氧化反應(yīng)段或最后一級轉(zhuǎn)化反應(yīng)器改用選擇性氧化催化劑處理傳統(tǒng)克勞斯硫回收尾氣，在通入過量空氣的情況下將來自最后一級克勞斯段的過程氣中剩余的H2S選擇性氧化反應(yīng)成為元素硫：H2S+0.5O2→S+H2O。

　　該技術(shù)的核心是將克勞斯尾氣中的SO2通過克勞斯反應(yīng)器內(nèi)的催化加氫反應(yīng)段還原成H2S，然后將只含H2S的尾氣經(jīng)超級克勞斯反應(yīng)器選擇性催化氧化還原成元素硫。與通常的尾氣處理工藝不同，該加氫過程不需要單獨(dú)的反應(yīng)器，氫氣由反應(yīng)過程本身產(chǎn)生，不需要外供氫氣，過程氣無需加熱和冷卻，同時(shí)尾氣中的H2S無需溶劑吸收，也不需要投資和操作費(fèi)用極高的溶劑吸收和再生系統(tǒng)。

　　四、發(fā)展前景

　　由于傳統(tǒng)克勞斯工藝本身的限制，對于較高酸性氣濃度理論上的回收率通常為96%～98%，實(shí)際回收率一般只能達(dá)到94%～97%。通常采用單一的傳統(tǒng)克勞斯工藝，亦即在克勞斯裝置的上游沒有設(shè)置氣體吸收段，這就意味著酸性氣無法提濃。同樣，由于在克勞斯裝置下游也沒有設(shè)置SCOT尾氣處理裝置，從而無法滿足國標(biāo)GB1679-1996規(guī)定的已建裝置SO2排放濃度必須小于0.042%以及新建裝置SO2排放濃度必須小于0.0336%的排放指標(biāo)

　　超優(yōu)克勞斯工藝采用的富氧燃燒技術(shù)和選擇性氧化反應(yīng)，可以保證過程氣的充分燃燒和完全反應(yīng)，采用的深冷器可以將過程氣冷卻到硫磺的凝固點(diǎn)溫度，即114.5℃，把硫蒸氣的損失降到最低水平，通常硫損失可以減少近0.06%，從而降低尾氣排放中的SO2含量，達(dá)到在沒有尾氣處理的情況下，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

　　以煤為原料制取合成氨和甲醇酸性氣處理裝置采用超優(yōu)克勞斯硫回收工藝，將是一種最佳的選擇。與帶有SCOT工藝的克勞斯裝置相比，雖然沒有尾氣處理裝置，但是超優(yōu)克勞斯裝置依然可以達(dá)到較高的99.0%以上的硫回收率，且投資費(fèi)用較低。與傳統(tǒng)克勞斯硫回收裝置相比，其主要優(yōu)勢是投資相當(dāng)，但硫回收率有明顯的提高，且尾氣符合環(huán)保排放要求預(yù)計(jì)超優(yōu)克勞斯工藝今后在對國內(nèi)現(xiàn)有克勞斯裝置的技術(shù)改造和新建裝置硫回收方面將具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]肖秋濤，陳明，劉家洪.超級克勞斯(SuperClaus)工藝的工程實(shí)踐及初步剖析[J].天然氣與石油，2005，23(3)：55-58.