硫回收工艺简述

当前硫回收方法主要有湿法和干法。湿法有鲁奇的低、高温冷凝工艺，托普索的WSA工艺等。干法有传统克劳斯法、亚露点类克劳斯工艺，还原吸收类工艺、直接氧化类克劳斯工艺、富氧克劳斯工艺、和氧化吸收类克劳斯工艺。

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干法脱硫

（1）常规克劳斯(Claus)法    

克劳斯法是一种比较成熟的多单元处理技术，是目前应用最为广泛的硫回收工艺。

其工艺过程为：含有硫化氢的酸性气体在克劳斯炉内燃烧，使部分硫化氢氧化为二氧化硫，二氧化硫再与剩余的未反应的硫化氢在催化剂上反应生成硫磺。

传统克劳斯法的特征为：

• 控制n(O₂)：n(H₂S)＝1：2，若氧气含量过高有SO₂溢出，过低则降低H₂S的脱除效率；

• 需要安装除雾器脱除气流中的硫以提高硫回收量；

• 克劳斯法硫总回收率为94%-96%；

• 对含可燃性成分的气体如煤气，或当硫质量分数低于40%时不宜用克劳斯法。

（2）亚露点类克劳斯工艺    

所谓的亚露点工艺是以在低于硫露点的温度下进行克劳斯反应为主要特征的工艺。主要包括Sulfreen、Hydrosulfreen、 Carbonsulfreen、Oxysulfreen、CBA、ULTRA、MCRC、Clauspol 1500、Clauspol 300、 Clisulf SDP、ER Claus、Maxisulf等工艺。

（3）还原吸收类工艺    

还原吸收类工艺由于将有机硫及SO₂等转化为H₂S再行吸收，故总硫回收率可达99.5%以上。主要有SCOT、Super-SCOT、LS-SCOT、BSR/Amine、BSR/WetOxidation、Resulf、AGE/Dual Solve、HCR、Parsons/BOC Recycle、Sulfcycle和ELSE工艺。

（4）直接氧化类工艺    

直接氧化是指H₂S在固体催化剂上直接氧化成硫，实际上乃是克劳斯原型工艺的新发展。直接氧化法工艺技术的关键是研制出选择性好、对H₂O和过量O₂不敏感的高活性催化剂，目前用铁基金属氧化物的不同混合物制备。选择性催化氧化硫回收技术主要有：主要有Seleclox、BSR/Selectox、BSR/Hi-Activity claus、MODOP、Superclaus、Catasulf和ClinsulfDO等工艺。

以超级克劳斯(Superclaus)工艺为例进行简单介绍。超级克劳斯工艺有2种类型：Super Claus-99型和Super Claus-99.5型。超级克劳斯工艺中气体不必脱水，选择性氧化时，可配入过量氧而对选择性无明显影响。该工艺方法简单，操作容易。过程连续无需周期切换，硫回收率高，投资省，能耗及原材料费用低，且应用规模不限，使用范围广。

（5）富氧克劳斯工艺

以富氧空气乃至纯氧代替空气用于克莱斯装置，可以相应地减少惰性组分N2的量，进而提高装置的处理能力。已经工业化的富氧克劳斯工艺有COPE、SuRe和Oxyclaus；为解决操作成本问题，出现了以变压吸附供氧的PS Claus；为解决炉温问题，产生了NOTICE工艺。

（6）氧化吸收类工艺

此类工艺将尾气中硫氧化成SO₂，吸收解吸后再行利用，在克劳斯工艺中应用较少。此类工艺主要有Wellmawn-Lord、Elsorb和Cominco de Sox工艺。

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湿法脱硫

（1）低温冷凝工艺    

低温冷凝工艺是20世纪30年代德国鲁奇公司提出的一种湿接触法制酸工艺。该工艺中，硫酸冷凝装置是喷淋填料塔，其后接除雾器。

该工艺过程是：

• 含硫化氢的洁净气体在焚烧炉内燃烧；

• 二氧化硫在转化器内催化转化；

• 出转化器的气体直接进入冷凝塔，与塔顶喷淋的循环冷硫酸逆流接触，冷凝成酸。低温冷凝工艺中SO₂转化率可达98.5%，产品ω(H₂SO₄)为78%左右。缺点是使用范围有限，不能处理燃烧后φ(SO₂)低于3%的气体，仅适用于小规模装置。

（2）康开特(Concat)法（高温冷凝工艺）    

Concat工艺又称高温冷凝工艺，是继低温冷凝工艺后鲁奇公司又推出的改良的湿法接触催化生产硫酸工艺。高温冷凝即三氧化硫气体与水蒸气在高温下凝结成酸。该工艺的冷凝装置选用文丘里冷凝器。

该工艺过程为：

• 湿的H₂S气体与燃料气配合，在焚烧炉内进行燃烧；

• SO₂在转化器内进行氧化；

• 气体进入冷凝文丘里管，与高度分散的热硫酸并流接触，生成硫酸，沉析放热。最后进行气体的冷却和硫酸雾滴的分离。该工艺特别适用于处理温度高、H₂S，CS₂和CO₂含量低的气体，可处理燃烧气中φ(SO₂)＜1%的气体并保持自热平衡。该法也适用于处理克劳斯法回收硫工艺的尾气，硫回收率可达99.5%。产品硫酸的质量分数可达到93%。与克劳斯排放气脱硫工艺相比较，康开特工艺的投资比较低，约只有克劳斯装置投资的30%。另外，康开特硫酸工艺除风机和循环泵需电力外，不需要其他的附加能量。

（3）湿气制酸(WSA)法    

湿气体制酸法是由丹麦托普索公司开发的一种含硫湿气直接制酸工艺。该工艺的冷凝装置为降膜冷凝器。

该工艺过程为：

• 原料气燃烧生成SO₂；

• 转化成SO₂后的含湿气体经冷却进入SO₂转化器生成SO₃；

• SO₃和携带的水蒸气进入冷凝器直接冷凝成酸。    

该工艺的特点是：

• 硫回收率高，可达99%，产品单一，唯一的产品为达到商品级标准的浓硫酸；

• 该工艺除消耗催化剂外不需要任何化工药品或添加剂；

• 不产生废料，对环境没有二次污染；

• 除启动时需启动燃料和热载体熔盐熔融时需要外加热源外，一旦运转起来便产生大量热能，副产的高压蒸汽除供生产使用外，还可供其他方面使用；

• 适用范围广，可处理各种含硫气体。