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1、高含硫天然气硫磺回收及尾气处理工艺技术吕岳琴丁湘王以朗(中国石油西南油气田分公司川东北项目部)吕岳琴等.高含硫天然气硫磺回收及尾气处理工艺技术.天然气工业,2003;23(3):95～97摘要为配合天然气“东输”工程的实施,重庆市川东北地区将开发高含硫天然气气田,并配套建设大型天然气净化厂。川东北地区拟建2套300×104m3/d天然气净化装置,其原料气H2S和CO2含量高达10%和6%,产硫量达到800t/d,当数国内之最,按我国现行环保法规要求,硫回收率至少要达到99.7%以上,尾气排放才能
2、达标。这对硫磺回收和尾气处理装置的优化设计提出了苛刻的要求。文章介绍了国外大型硫磺回收及尾气处理技术的最新发展动态,并结合国外公司技术交流情况,针对预可研推荐的总工艺流程,从现场操作管理的角度提出了采用两级Claus转化、溶液串级再生和高效富氧工艺技术等初步建议,力争实现净化厂工艺简洁先进、技术成熟可靠、操作安全平稳、投资经济合理的目的。主题词含硫气体硫磺回收克劳斯法斯科特法尾气处理工艺技术硫磺回收及尾气处理技术现状与进展Claus制硫技术经过100余年的发展,已成为当今世界上最成熟的含硫(H2
3、S)酸气处理工艺〔1〕。由于受到化学反应平衡的限制,三级Claus硫收率最高只有97%。为此,近几十年来国内外开展了广泛的研究,开发了若干尾气处理工艺,以进一步提高硫收率。随着科学技术的进步,工艺设计、机械制造和自动化控制水平不断提高,目前硫磺回收及尾气处理装置已向大型化、自动化、集成化方向发展,如加拿大等国家许多装置单套能力均达1000t/d以上〔1〕。这一趋势从总体上有利于节约投资、降低消耗,有助于减少工厂故障率,提高装置的整体运行性能和安全可靠性。现将90年代以来发展较快的几项硫磺回收及尾
4、气处理工艺分别作一评述。1.富氧Claus技术富氧Claus技术最初用于改造硫回收装置以扩大产能。例如改用50%的富氧空气,每耗用1m3O2只带入1m3N2,可显著减少过程气量,减少惰性气体的反复加热冷却,节约能耗。此外,还可提高Claus总硫收率0.5%～1.0%,减少S夹带损失,减少占地等。因此自1985年美国推出首套富氧Claus工艺以来,富氧技术得到了工业界的普遍重视和欢迎,不仅用于旧装置的扩能改造,而且还用于新建装置,以降低硫回收和尾气处理的投资和运行成本〔2～4〕。目前已有数家公司
5、推出了COPE、SURE、Oxy2claus等富氧工艺并建成近百套装置。富氧Claus技术已成为90年代四大发展最快的硫回收技术之一(另3种为Scot、MCRC、Superclaus,四川气田均已先后引进)〔1,5,6〕。2.尾气处理技术及串级Scot工艺在硫磺回收大型化及环保法规日益严格的双重要求下,尾气处理技术有了长足的发展,并已开发出还原吸收、亚露点、直接氧化和氧化吸收等四大类几十种工艺。其中以Scot工艺为代表的还原吸收类尾气处理技术,硫收率高达99.7%以上,工艺成熟可靠,建成装置数最
6、多。在此基础上,又出现了Par2sons公司的BSR/MDEA,Stork公司的超级、低硫、串级Scot,NiGi公司的HCR,KTI公司的RAR等等,从溶剂配方、溶液再生方式或参数设定调整等方面作了很多改进。其中值得一提的是串级或集成尾气工艺和HCR工艺。前者将来自尾气吸收塔的低负荷富液引入原料气吸收塔再次吸收至额定负荷后,再利用该单元再生系统进行胺液再生,省去标准尾气装置必备的全套再生系统和设备。HCR工艺流程与Scot相同,但打破了H2S/SO2=2的常规,比值调整为4～100,既提高了对
7、酸气进料的适应性,又作者简介:吕岳琴,1962年生,高级工程师;1983年浙江大学化工自动化专业毕业后,在四川石油管理局川西南矿区从事天然气净化和化工生产技术管理工作,后分别于1995年、1998年获四川(联合)大学化工硕士、博士学位,现在川东北项目部任副总工程师。地址:(400021)重庆市江北区大庆村川东北项目部。电话:(023)67313779。E-mail:luyq008@163.com工程建设天然气工业2003年5月确保了加氢还原效果,降低SO2穿透可能性。这对下一步净化厂的设计和操作
8、运行很有借鉴意义。3.组合工艺近年来国外净化厂常采用一套硫磺回收或尾气处理装置对应多套脱硫或硫磺回收装置的例子。如一套富氧Claus对应5套脱硫装置;一套Scot对应2套硫磺回收装置;一套尾气燃烧炉对应2套富氧Claus+Scot。总之,技术的成熟与可靠性的提高,有力地推动了“优化组合”的实现。4.国内硫磺回收及尾气处理现状我国硫磺回收及尾气处理装置在引进技术基础上自行设计建设了许多装置,但在设计、制造和操作管理水平等方面尚存在一定差距。目前60余套硫回收装置中,Claus单元硫收率普遍偏低,只
