В настоящее время существует в основном два метода извлечения серы: мокрый метод и сухой метод. Мокрый метод включает в себя низко- и высокотемпературный процесс конденсации Lurgi, процесс WSA Topsoe и т. д. Сухой метод включает в себя традиционный процесс Клауса, процесс Клауса при температуре ниже точки росы, восстановительный процесс абсорбции, процесс Клауса с прямым окислением, процесс Клауса с обогащением кислородом и окислительно-абсорбционный процесс Клауса.
Сухая десульфуризация
(1) Обычный процесс Клауса
Процесс Клауса представляет собой относительно зрелую многоустановочную технологию очистки и в настоящее время является наиболее широко используемым процессом извлечения серы.
Процесс заключается в следующем: кислый газ, содержащий сероводород, сжигается в печи Клауса для окисления части сероводорода в диоксид серы, который затем вступает в реакцию с оставшимся непрореагировавшим сероводородом на катализаторе с образованием серы.
Характеристики традиционного процесса Клауса:
Контроль n(O2):n(H2S)=1:2. Если содержание кислорода слишком велико, SO2 будет переливаться. Если оно слишком низкое, эффективность удаления H2S будет снижена.
Необходимо установить туманоуловитель для удаления серы из потока газа и повышения степени извлечения серы.
Общая степень извлечения серы в процессе Клауса составляет 94–96%.
Процесс Клауса не подходит для газов, содержащих горючие компоненты, таких как угольный газ, или когда массовая доля серы составляет менее 40%.
(2) Процесс Клауса при температуре ниже точки росы
Так называемый процесс ниже точки росы характеризуется реакцией Клауса при температуре ниже точки росы серы. В основном это Sulfreen, Hydrosulfreen, Carbonsulfreen, Oxysulfreen, CBA, ULTRA, MCRC, Clauspol 1500, Clauspol 300, Clisulf SDP, ER Claus, Maxisulf и другие процессы.
(3) Процесс абсорбции восстановления
В процессе восстановительной абсорбции органическая сера и SO2 преобразуются в H2S, а затем поглощаются, поэтому общая степень извлечения серы может достигать более 99,5%. В основном это процессы SCOT, Super-SCOT, LS-SCOT, BSR/Amine, BSR/WetOxidation, Resulf, AGE/Dual Solve, HCR, Parsons/BOC Recycle, Sulfcycle и ELSE.
(4) Процесс прямого окисления
Прямое окисление представляет собой прямое окисление H2S до серы на твердом катализаторе. На самом деле это новая разработка процесса создания прототипа Клауса. Ключом к технологии процесса прямого окисления является разработка высокоактивного катализатора с хорошей селективностью и нечувствительностью к H2O и избытку O2. В настоящее время его получают с использованием различных смесей оксидов металлов на основе железа. К основным технологиям селективного каталитического окисления серы относятся: Seleclox, BSR/Selectox, BSR/Hi-Activity claus, MODOP, Superclaus, Catasulf и ClinsulfDO.
Возьмем процесс Superclaus в качестве примера для краткого введения. Существует два типа процессов СуперКлауса: СуперКлаус-99 и СуперКлаус-99.5. В процессе Супер-Клауса газ не требует обезвоживания. Во время селективного окисления можно добавлять избыток кислорода без существенного влияния на селективность. Процесс прост и удобен в эксплуатации. Процесс является непрерывным без переключения циклов, степень извлечения серы высокая, инвестиции низкие, потребление энергии и затраты на сырье низкие, а масштаб применения неограничен и сфера использования широка.
(5) Процесс Клауса с обогащением кислорода
Использование обогащенного кислородом воздуха или даже чистого кислорода вместо воздуха в установке Клауса позволяет соответственно уменьшить количество инертного компонента N2, тем самым повышая производительность установки. Промышленные процессы Клауса с обогащением кислорода включают COPE, SuRe и Oxyclaus; для решения проблемы эксплуатационных расходов появился PS Claus, который поставляет кислород за счет адсорбции с переменным давлением; Чтобы решить проблему температуры печи, был произведен процесс УВЕДОМЛЕНИЯ.
(6) Процесс абсорбции окисления
В ходе этого процесса сера в отходящих газах окисляется до SO2, поглощается и десорбируется, а затем используется повторно. В процессе Клауса он используется редко. Этот тип процесса в основном включает процессы Wellmawn-Lord, Elsorb и Cominco de Sox.