低温SCOT硫回收工艺技术及应用_华博

第44卷第3期 辽 宁 化 工 Vol.44，No. 3 2015年3月 Liaoning Chemical Industry May，2015收稿日期： 2015-01-05低温SCOT 硫回收工艺技术及应用华 博（中电投伊犁能源化工有限责任公司霍城煤制气分公司， 新疆 伊宁 835000）摘 要：随着以煤为原料的大型现代煤化工的快速发展，新的环保法对煤制甲醇和天然气装置提出了更为严格的要求。

综合分析了低温SCOT 硫回收工艺的基本原理、工艺流程、技术特点、液硫脱气技术及应用前景等方面，对硫回收装置的工艺技术优化有着现实意义。

关 键 词：低温SCOT；硫回收；尾气处理；液硫脱气中图分类号：TQ 530 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2015）03-0333-04作为人类主要能源的石油、煤和天然气中含有大量的硫化物，在其加工和产品使用过程中，释放的硫化物是造成环境污染的主要因素。

随着国家对环境保护的要求日趋严格，气体脱气、溶剂再生、污水汽提、硫磺回收装置已成为煤气净化厂、炼油厂、大型天然气净化厂、煤炭气化或液化厂必不可少的配套装置。

而随着现代煤化工项目的快速发展，煤炭的加工量持续增长，人们将更加关注硫磺回收技术。

SCOT 工艺是Shell 公司开发的尾气处理工艺。

主要是将常规Claus 工艺尾气中的SO 2、有机硫、单质硫等所有硫化物经加氢还原转化为H 2S 后，再采用溶剂吸收方法将H 2S 提浓，循环到Claus 装置进行处理。

由于其尾气H 2S 含量低，总硫回收率可达99.9%，是目前世界上装置建设较多、发展速度较快、将规模和环境效益与投资效果结合的较好的一种硫回收工艺。

1 基本原理1.1 克劳斯工艺技术原理由于克劳斯法工艺技术简单,适用大型化、自动化生产装置,装置效能高,因此已成为从含硫化氢气体中回收元素硫的主要方法。

该工艺包括一个高温热反应段和两个催化反应段。

在高温热反应阶段，进料气中三分之一的硫化氢根据以下反应式被燃烧成二氧化硫：2H 2S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2O + heat根据克劳斯平衡反应，二氧化硫和剩余的硫化氢反应生成单质硫：SO 2 + 2H 2S → 1.5 S 2 + 2H 2O - heat在1 250 ℃的温度条件下，硫磺的转化率为55%~70%。

离开燃烧室的混合气体被冷却到180 ℃左右，液体硫磺被冷凝然后分离。

接下来的克劳斯催化反应段将进一步提高硫磺回收率。

在反应器中发生如下克劳斯平衡反应：2H 2S + SO 2 → 3/X S x + 2H 2O + heat通过使用克劳斯催化剂，克劳斯平衡反应将向生产硫磺的方向进行。

从第一和第二反应器出来的单质硫，分别经过冷凝后排出，这样可以保证在下一个催化床层中反应进一步生成硫磺的方向进行。

在高温热反应段中由于副反应会生成的羟基硫和二硫化碳，通过在第一克劳斯反应器中装填钛系克劳斯催化剂可以将这部分有机硫进行水解；COS + H 2O → H 2S + CO 2 CS 2 + 2H 2O → 2H 2S + CO 2与常规铝系克劳斯催化剂相比，钛系克劳斯催化剂除了具有良好的克劳斯活性外、对有机硫的水解反应具有更好地促进作用，并具有更好地抗结炭性能、耐硫酸盐能力。

以上两类催化剂对保证硫回收装置的长周期运行和总硫回收率达标都有极大的帮助。

1.2 低温SCOT 工艺技术原理(1) 催化加氢段在加氢反应器中，通过装填钴钼催化剂，在210~260 ℃反应温度及常压下将克劳斯尾气中的硫化物进行加氢还原。

二氧化硫和单质硫的还原反应分别如下：SO 2 + 3H 2 → H 2S + 2H 2O + heat S 8 + 8H 2 → 8 H 2S + heat通常情况下，克劳斯尾气中已具备有加氢还原DOI ：10.14029/ki.issn1004-0935.2015.03.003 网络出版时间：2015-04-03 17:33网络出版地址：/kcms/detail/21.1200.TQ.20150403.1733.003.html334 辽 宁 化 工 2015年3月反应所需的氢气量。

同时，在低温克劳斯加氢还原反应器中，由于以下还原反应液生产部分氢气：CO + H 2O → H 2 + CO 2 + heat因此克劳斯尾气中所含的一氧化碳可以等同于氢气来考虑。

在克劳斯高温热反应段中生成的羟基硫和二氧化硫在加氢还原反应器中被进一步水解到很低的水平：COS + H 2O → H 2S + CO 2 + heat CS 2 + 2H 2O → 2H 2S + CO 2 + heat (2) 激冷段加氢还原反应器中出口气体温度很高，通过将其与水在急冷塔中直接接触进行降温，将气体温度降低到适合硫化氢吸收的温度。

同时，大部分的水蒸汽在急冷塔中被冷凝。

(3) 吸收段由于急冷塔降温的气体进入低温斯科特吸收塔，采用MDEA 溶剂将气体中的H 2S 进行选择性吸收，而气体中的绝大部分的二氧化碳（90%以上）不被溶剂吸收，随处理后的气体离开吸收塔。

吸收塔中主要反应如下： H 2S + R 3N ↔ (R 3NH)2S (R 3NH)2S + H 2S ↔ 2R 3HNHS R 3N + CO 2 + H 2O ↔ (R 3NH)2CO 3(R 3NH)2CO 3 + CO 2 + H 2O ↔ 2R 3HNHCO 3 (4) 再生段MDEA 富液进入到再生段，通过提高温度将溶液中的 H 2S 和CO 2气提出来。

气提出来的酸气作为克劳斯进料气再回到克劳斯段。

2 工艺流程图1 低温SCOT 硫回收工艺流程图原料气送到主燃烧器与纯氧混合燃烧，使原料气中的烃类化合物和其它污染物充分燃烧。

为保证原料气中氨在主燃烧器中完全分解为氮气，避免产生氮氧化物，主燃烧器的烧嘴采用特殊结构，使得可燃气体与氧气充分混合，并保持燃烧温度在1 250℃左右的高温，同时产生中压饱和蒸汽。

工艺气体中的硫蒸气在硫冷凝器中冷凝后，送往液硫池。

工艺气体在预热器中用中压蒸汽加热进入一级Claus 反应器，其上部装填的是氧化铝催化剂和底层为氧化钛催化剂，在底部床层COS 和CS 2可以得到较高的转化率。

在一级Claus 反应器中，工艺气体中的H 2S 和SO 2在催化剂上反应直到达到反应平衡。

从反应器出来的工艺气体进入硫冷器中被冷却，硫从工艺气体中冷凝分离出来，送到液硫池。

随后气体经过预热器再次用中压蒸汽加热进入二级Claus 反应器，工艺气体中H 2S 和SO 2在催化剂上反应直到达到反应平衡。

反应器出来的工艺气体进入硫冷器中被冷却，送到液硫池。

第二级反应器后，克劳斯尾气被引入低温SCOT 段，所有的二氧化硫和单质硫在特殊的钴钼催化剂的作用下被还原气体转化为硫化氢，且尾气中的羰基硫和二硫化碳被水解。

从低温SCOT 反应器出来的气体，进入到激冷塔中与水逆向接触从而得到冷却。

水则从塔底部经过激冷水冷凝器循环到塔顶。

在激冷塔中，克劳斯尾气中的水绝大部分被冷凝下来，激冷塔中多余的水分被送出界区外处理。

从激冷塔出来的气体进入到低温SCOT 吸收塔中。

贫胺溶剂从低温SCOT 吸收塔上部进入吸收塔，对硫化氢进行选择性吸收。

处理后的气体从吸收塔顶部出来被送到焚烧炉焚烧。

吸收后的富液溶剂被泵送回到解吸段。

通过解吸塔塔底再沸器进行汽提，汽提后的贫溶剂与吸收塔来的富溶剂换热后，进一步在下游的冷却器中冷却后进入低温SCOT 吸收塔。

从解吸塔塔顶出来的酸性气循环进入克劳斯段的进料系统。

汇集到液硫槽中液体硫磺，通过硫磺泵打到包装楼，经过过滤器进入硫磺造粒机，冷却固化成型后，到包装机包装。

3 技术特点3.1 液硫脱气技术液硫脱气技术的目的是将液硫中的H 2S 和H 2S x进行脱除，从而减少液硫在后续处理、运输和存储过程中释放有毒气体并发生爆炸的危险性。

由克劳斯工艺生成的单质硫中含有溶解的物理性H 2S 和以多硫化物H 2S x 态存在的化学性H 2S。

通常在液态硫第44卷第3期 华博：低温SCOT 硫回收工艺技术及应用 335磺中含有大约（250~300）×10-6wt H 2S，大多以多硫化物的形式存在。

于脱气，因此在脱气后的液硫中不存在化学品物质。

相比于其它的液硫脱气技术，比如循环脱气法技术，硫磺产品的品质更高，排放到大气中的二氧化硫的排放总量和浓度都要低很多，更有效地保护了环境。

3.2 工艺特点(1)可靠性高。

装置连续运行时间超过8 700 h/a。

(2)灵活性和可操作性高。

装置的操作弹性大，操作下线10%以下对装置不会造成影响。

(3)采用低温加氢还原催化剂，反应温度可以低至210 ℃，使用0.4 MPa 中压蒸汽加热器即可实现目前我国执行的环境保护法规为《大气污染物综合排放标准》（GB16279-1996），其规定酸性气处理装置排放烟气中的SO 2最高允许排放浓度≤960mg/m 3，考虑到国家对环境保护越来越严格的要求，对新建企业的大气污染物排放浓度限值势必要大幅降低。

三级克劳斯技术现已无法满足环保要求。

SuperClaus 工艺为固定床反应器，流程短，操作简单，投资低，适用于：H 2S≥20%（vol），但从环保角度出发，该技术使用于单线生产能力在年产2万t 以下的中小型硫磺回收装置。

Shell-Paques 工艺对考虑，该技术适用于硫磺产量 ≤20 t/d 的装置。

低温SCOT 工艺溶剂吸收再生法，流程长，操作复杂，且投资高。

同时对酸性气体中的H 2S 含量有要求，一般不能低于25％。

从性价比方面考虑，该技术适用于单线生产能力在年产硫磺在2万t 以上的大型硫磺回收装置，且可以保证SO 2排放浓度＜400mg/m 3，符合国家规定尾气排放标准。

选择硫回收工艺主要应考虑经济性，技术性和保证国家现有的和未来的环保指标。

目前现代新型煤化工规模正朝着大型化发展，生产能力大，因此，以煤为原料制取天然气酸性气处理装置采用低温336 辽 宁 化 工 2015年3月SCOT硫回收工艺，将是一种较为合理的选择。

参考文献：［1］禹晓伟, 王百森，等. 硫磺回收联合装置技术问答[M]. 中国石化出版社, 2010(8): 15-18.［2］陈赓良. 克劳斯硫磺回收工艺技术进展[J]. 石油炼制与化工,2007(9): 32-37.［3］刁九华. SCOT硫磺尾气处理技术改进综述[J]. 气体脱硫与硫磺回收, 2006(2): 20-23.［4］汪家铭. SCOT硫磺尾气处理技术及应用[J]. 气体净化, 2012(10): 1-4.Low-temperature SCOT Sulfur Recovery Technology and Its ApplicationHUA Bo（CPI Yili Energy Chemical Co., Ltd. Huocheng Coal to Natural Gas Branch, Xinjiang Yili 835000, China）Application of Stratified Multi-stage FracturingTechnology in Gas Field W203-58QIAO Guo-feng（Zhongyuan Petroleum Engineering Co.,Ltd. Downhole Special Operations Company, Henan Puyang 457164, China）Abstract: W203-58 gas reservoir is the largest self-contained gas reservoirs in Dongpu depression of Zhongyuan oilfield in recent years, but the gas reservoir belongs to the unconventional tight condensate gas reservoir. In the early stage of development, fracturing stimulation effect is not ideal. Single well production period is short, production declining rate is fast. How to reasonably develop tight condensate gas reservoir has become the world difficult problem. But W203-58 gas reservoir has long gas segment, through using gas reservoir evaluation techniques to optimize the perforated interval and fracturing methods, and using stratified multi-stage fracturing technology, W203-58 gas reservoir still has some development potential.Key words: stratified multi-stage fracturing; dense gas condensate reservoir; fracturing; gas reservoir evaluation。