天然气净化工业尾气处理方法
淄博得邦工贸
2014-11-07 10:05:37
天然气净化工业尾气处理可以分为四类： （1）还原吸收工艺，将尾气中所有形式的硫转化为H2S，然后采用不同的方法处理；（2）氧化吸收工艺，将尾气中所有的硫化物转化为SO2，然后再用溶液吸收SO2或者将SO2回收；（3）低温克劳斯工艺，在硫露点以下的温度条件下进行Claus反应；（4）液相直接氧化工艺。 1 还原吸收工艺 还原吸收工艺的原理是将尾气进行加氢反应，尾气中的含硫组分还原成H2S，采用胺法将生成的H2S选择性吸收，最后再生或者气提出来再进入克劳斯装置进行循环反应。加氢工艺投资较高，操作费用亦高，但由于可达到相当高的硫收率，如99.8%以上，在环保要求高的国家和地区得到广泛应用。 还原吸收法主要包括以下几种工艺： SCOT工艺、HCR工艺、Resulf工艺、BSRP工艺和RAR工艺。 1.1 SCOT工艺所谓SCOT就是指荷兰壳牌公司的克劳斯制硫装置的尾气处理技术。一般硫回收采用传统的Claus（克劳斯）工艺（两级或三级），这种工艺的硫回收率为95%～97%左右，而当今社会，对环境保护的要求越来越高，允许的排放量越来越少，如果硫磺回收装置能力大，回收率就要求很高（99%或更高）。在这种情况下，就要考虑采用超级Claus或SCOT尾气处理系统，但如果要求回收率达到99.5%以上，一般只能采用SCOT。 1.2 HCR工艺意大利NIGI公司开发的HCR工艺技术，也是加氢还原吸收工艺的一种。该工艺的主要特点是利用焚烧炉的延期以及制硫炉的过程气的肺热加热尾气，这样就不需要额外加热，做到了废热的循环利用，大大减少了成本，而且该工艺不需要额外氢气，克劳斯段高温燃烧炉分解出来的H2足以将剩余的含硫物还原成H2S。 1.3 Resulf工艺TPA公司开发的Resulf工艺包括三种类型：Resulf工艺、Resulf-10工艺和Resulf-MM工艺。与SCOT工艺类似，该工艺将克劳斯装置的尾气先进行预热，然后与混有H2的还原气体混合，将反应器内的含硫组分气体还原成H2S。提高现有的Claus装置的硫磺回收率，可以采用该工艺进行改造。 1.4 BSRP工艺由UOP和Parsons公司共同开发的BSRP工艺主要用于克劳斯装置的尾气处理，该工艺在世界范围内得到了较广泛的应用。 Claus/BSRP装置的总硫回收率在可达到99.8%以上。BSRP采用蒽醌法吸收H2S，排出的尾气中H2S含量低，但是操作问题较多。 1.5 RAR工艺Technip KTI公司开发了一项名为RAR（还原、吸收、再循环）的尾气处理工艺。该工艺是一种基于还原型选择性胺的工艺：工艺原理已为业界所熟知．与其他相似应用中所使用的类似工艺的原理相差无几。RAR工艺性能可靠、高效，其硫回收率可达99.9%，是目前现有技术中效率最高硫回收工艺。 2 氧化吸收工艺 氧化吸收法是先将尾气中的硫化物氧化成SO2，然后再用溶液（或溶剂）吸收SO2，最终以硫酸盐、亚硫酸盐以及SO2的形式回收的一种方法。 属于该类型的方法很多，多用于排烟脱硫或处理冶炼厂、硫酸厂的尾气，其中Wellman-lord法用于克劳斯尾气处理。 该方法以亚硫酸钠溶液吸收SO2，如果尾气中含有SO3和O2，还会发生副反应，一般在溶液中加蒽醌等作为抑制剂。吸收SO2后亚硫酸钠在蒸发器中加热至105℃，使亚硫酸钠分解释放出SO2，SO2返回克劳斯装置或作其他用途。 Wellman-lord工艺需要使用价格昂贵的耐腐蚀材料，装置投资较大，且副反应较复杂，虽然在其他工业上有所应用，但很少应用于克劳斯装置的尾气处理。 3 低温克劳斯工艺 低温克劳斯技术的主要特征是该工艺在硫露点以下进行克劳斯反应，所以该工艺又被称为亚露点硫磺回收工艺。克劳斯反应属于强烈放热反应过程，因此，低温有利于平衡向生成硫的方向移动，因此可以提高硫磺回收率。根据克劳斯反应与装置的关系，低温克劳斯工艺可以分为独立的低温克劳斯工艺和组合的低温克劳斯工艺。 4 液相直接氧化工艺 液相直接氧化工艺是将H2S直接氧化成元素硫的一种工艺技术。该工艺的原理是先将尾气中的H2S利用脱硫溶液吸收，然后对其氧化生成元素硫。目前属于液相直接氧化工艺的脱硫工艺有：Lo-Cat工艺、Stretford工艺、Sulferox工艺。 4.1 Lo-Cat工艺Lo-Cat工艺是由U.S Filter/Lo-Cat公司开发的一种应用较为广泛的脱硫工艺，在国外发展较快。该工艺主要用于酸性气、含硫天然、Claus尾气的处理。其处理的原理气的压力和温度范围较广，压力从0Mpa到6.3MPa，温度从4.4℃～60℃。对原料气硫化氢含量的要求也很低，几ppm到100%的硫化氢都可以采用该工艺进行处理。该工艺的优点是处理后的天然气完全满足管输的要求，经过该工艺处理后的克劳斯尾气能直接排放到大气中，不再需要进行焚烧。该工艺虽然工艺简单，脱硫效果显着，但是由于螯合剂的价格昂贵，所以操作成本较高。 4.2 Stretford工艺该工艺同样可以用于酸性气、含硫天然、Claus尾气的处理，处理的原料气的压力范围为0MPa到5.0MPa，可以处理含H2S的CO2气体（CO2含量在99%以上），经处理后的气体中H2S含量<10ppmv，此法总硫回收率在99.9%（质）以上。 4.3 Sulferox工艺Sulferox工艺由Shell公司独立开发，可用于天然气、含氨酸性气、Claus尾气的处理。该工艺可以处理任何压力下，任何浓度的H2S含量的原料气，处理范围广，处理量大。任何H2S含量的原料气经过处理后，都可以达到很低的ppmv级。该工艺还可以用于脱除除硫醇和其它的硫组分。 5 结语 以上四大类工艺，只有部分工艺在国内建有装置并投入使用，其他工艺还未在国内使用，对其实际运行操作还不是很了解，且需要对这些工艺做详细的实地考擦，再作选择。这四大类工艺各有其优缺点，各自用于不同的场合。还原吸收类工艺，工艺可靠，装置事故率低，但其流程复杂、操作成本高，仅在处理规模大的时候采用。氧化吸收类工艺对设备腐蚀严重，一般很少采用。液相直接氧化类工艺，虽然不再需要Claus硫回收装置，但是该工艺会消耗大量的化学品，且设备尺寸大、操作成本高，生成的硫的质量也不好，所以在进料气硫含量较低的时候才考虑采用该工艺。低温克劳斯工艺流程简单，操作方便。但是存在总硫回收率的限制，如果处理高浓度酸气，尾气将不符合国家排放标准，所以只有在酸气浓度较低时才采用该工艺。 总之，天然气净化厂尾气处理的工艺方法很多，各企业应根据所在地的环保要求、投资控制要求、费用成本要求和各种尾气处理工艺的优缺点进行综合考虑，确定合适的工艺技术方案，减少投资，促进企业发展。 |
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