常规克劳斯工艺要求H2S/ SO2比值为2的条件下进行，而此种富H2S工艺却维持催化段在富H2S条件下举行，例如二段催化剂反应器出口气体要求H2S/ SO2比值可高达10，末端选择催化氧化反应实际上是一种尾气处理工艺，H2S转化为硫磺的回收率最高99.5%，如果采用此工艺处理本工号的酸性气，处理后的尾气仍然存在COS，SO2远远超出国家排放标准，不能满足要求。 氧化主要化学反应 2H2S+O2=2H2O+2S
b.超优克劳斯工艺，在两级普通克劳斯转化之后，增加加氢催化反应器，将所有硫化物催化加氢转化成H2S后再选用选择性氧化催化剂，将H2S直接氧化成元素硫，除具有超级克劳斯工艺的优点外，将总硫回收率提高到99.5%-99.7%，尾气H2S的排放仍然超出国家排放要求。 加氢还原主要化学反应 SO2+3H2=H2S+2H2O COS+ H2=H2S+CO （3）尾气处理工艺
SCOT是与克劳斯工艺相配套的尾气处理工艺，超级SCOT、低硫SCOT是标准SCOT法工艺的技术进步，其特点可大致归纳如下：
a.在克劳斯硫磺回收界区的下游，将尾气预热、加氢还原，还原气急冷和H2S吸收、解析等4个工序组成一个相对的工艺界区。解析出的H2S返回系统，上游克劳斯装置任何条件的波动对本装置的操作无影响。因此，当硫磺回收装置尾气的组成、流量、温度、压力等状态参数强烈波动时，尾气处理装置仍能保持平稳运转，通常操作弹性范围20%-200%。
b.装置的硫负荷能力很高，即使上游装置的硫磺回收率仅为90%左右仍不会影响处理后尾气中硫的净化度，故上游装置只设置2个转化器，可以不使用价格昂贵、操作条件要求高的有机硫水解催化剂。
c.加氢还原工序的效率高，除SO2外，尾气中所有的有机硫化物以及元素硫均可被还原成H2S而返回硫磺回收装置，从而使装置的总硫磺回收率达到99.95%。该工艺相对复杂，操作工艺条件苛刻，设备投资较大。 （4）壳牌-帕克（SHELL-paques）生物脱硫工艺
壳牌-帕克（SHELL-paques）生物脱硫工艺是酸性尾气处理工艺的新发展，是从酸性尾气中脱除H2S并以元素硫的形式进行硫磺回收的生物反应过程。 含H2S气体在吸收塔内与含硫细菌的碱液逆流接触，H2S溶解在碱液中进入到生物反应器（专利设备）。在生物反应器内的充气环境下，H2S在一种无色硫磺杆菌的作用下生产单质硫，该过程只有在反应器通风的条件下才能实现。硫磺以料浆的形式从生物反应器中取出，经过浓缩后形成65%干度的硫磺饼，可进一步处理满足需要。溶液中悬浮硫的浓度5-15g/L，由于生物硫磺具有很强的亲水性，所以流动性好，不会产生堵塔现象。
壳牌-帕克（SHELL-paques）生物脱硫工艺特点 a. 最小的化学品消耗 b. 高调节比
c. 净化度高，净化后尾气中的H2S浓度小于4ppmv。
d. 生物反应器中硫化物100%转化，其中95-98%转化为元素硫。
壳牌-帕克（SHELL-paques）生物脱硫工艺只适宜在酸性气H2S浓度≤25%V，硫磺产量≤15d/t小规模装置。本装置的硫磺产量高达97t/d，因此不宜选用，经比较初步推荐Claus-Scot工艺。
4.1.7空分工艺技术方案的选择
本项目采用碎煤加压气化工艺，对氧气、氮气、空气要求如下表： 介质 纯度% 温度℃ 压力MpaG 用气量使用情况 NM3/h 氧气 低压氮气 99.6 40 40 3.8 0.6 261825 347877 连续 间断 针对上述对氧气和氮气的使用要求，空分装置需要对氧气、氮气增加方案、装置的系列数做出选择。 （1）空气增压方案
内压缩流程和外压缩流程的共同点都是采用低压空气压缩、空气预冷、分子筛空气净化、深冷分离。不同点是内压缩流程采用空气增压机和液氧泵获得高压氧气；外压缩流程的实际功耗相近。因为，尽管内压缩流程使用了空气增压机来
提供系统的部分制冷量，空气增压机、液氧泵的功率比氧压机高，理论上要多消耗3%的压缩功；但是氧压机实际运行往往偏离其设计工况。两者实际的功率是很接近的。
从安全方面分析，尽管外压缩流程的使用也比较普遍，氧气压缩机的设计和制造水平不断提高，但是统计数据表明，氧压机有多台次发生过燃烧事故，而内压缩流程从未出现过类似事故。另外，由于内压缩流程使用了液氧泵，可及时抽走主冷凝器液氧中的液态烃，使得空分装置的运行更加安全、可靠。
从投资上看，两种流程相近，内压缩流程稍低一些。此外，使用液氧泵的内压缩流程比使用氧压机的外压缩流程操作、管理更为方便，维修工作量少，占地少。两种氧气增压方案的比较见下表。
液氧泵和氧压机增压方案比较表 序号 1 2 3 4 5 项目 相对能耗 相对投资 维修费用 占地面积 安全性 液氧泵流程 1.03 1 低 小 安全 氧压机流程 1 1.05 高 大 较安全 因此，本项目推荐采用液氧泵内压缩流程。 （2）装置的系列数
空分装置每期可采用两套制氧能力45000NM3/h的方案。（共三期六套） 45000NM3/h的空分考虑选用国产装置。其中离心空气压缩机、空气增压压缩机、驱动汽轮机、产品氮气增压机、高低压板式主换热器、低温透瓶膨胀机、低温泵、所有低温阀门、调节阀门和切换阀门及DCS系统、分析仪和主要仪表均为进口设备，国内的子公司制造和采购的设备主要为精馏塔、空气纯化系统、空气预冷系统、空气过滤器、部分仪表和电控设备等。 （3）空压机及配套汽轮机的选择
本项目45000NM3/h的空分装置需要处理的空气量约为214000NM3/h，由于处理量大，采用离心式压缩机压缩空气，蒸汽透平驱动，汽轮机选用全凝式。 空压机配汽轮机的蒸汽可用两种等级的蒸汽：
一、 压力：13.0MPa(G),温度535℃。 二、 压力：9.2MPa(G),温度535℃。
13.0MPa(G)等级的汽轮机，业绩较少，价格较高；9.2 MPa(G)等级的汽轮机，空分装置配套的很多，技术已比较成熟。故本次设计选哟国内9.0 MPa(G)等级的汽轮机。
4.1.8 干燥工艺技术选择
常用干燥方法有冷分离法，固体吸收法，溶剂吸收法。 4.1.8.1冷分离法
冷分离法是利用压力变化引起温度变动，使水蒸气从气相中冷凝下来的方法。常用有两种流程：节流膨胀冷却流程与加压后冷却流程。
（1）节流膨胀冷却脱水法，一般用于高压天然气气田，高压天然气经过节流膨胀或低温分离，把天然气中的一部分水冷凝下来。这种方法简单，经济，但应控制天然气降压后仍高于输送压力，同时，不使温度降的太低，防止冷凝水结冰。
（2）加压后冷却法，对于低压天然气田及人工煤气，需加压后再冷却当时将煤气中水蒸气冷凝下来。上述两种方法煤气干燥度即露点温度，将受多种因素影响、且能量损失大。 4.1.8.2固体吸附法
固体干燥剂脱水的过程是周期性的，用一个或多个干燥塔吸附脱水。应采用吸附水能力比吸附烃类或吸附酸性气体能力强的干燥剂，可用热气体通过吸过水的干燥剂将水分带出使之再生。 固体吸附法脱水的优缺点见表 优点 1、 能获得露点极低的净化气； 缺点 1、 设备费高； 2、 不受净化气温度、流量、压力等变化2、 耗热较多； 的影响； 3、 设备构造简单、便于操作； 3、 净化气中成分易使干燥剂中毒粉碎； 4、 腐蚀及净化气量少时，费用也不太4、 吸附与再生均不连续。 高。 常用的固体吸附脱水法有氯化钙法，硅胶法，活性氧化铝矾土法，分子筛法以及复式固定干燥剂法等，各种干燥剂特点见下表。
复式固定干燥剂是综合了多种干燥剂的优点，该法是根据不同的气源，分别放置不同的脱水剂，以便有选择的脱除不同组分气体水分。
各种干燥剂特点 脱水剂 氯化钙法 优点 成本低，工艺过程简单 缺点 使用情况 腐蚀性严重，废渣适用于高寒地带 废水处理困难 硅胶法 吸附能力好，吸水选择性强 遇液态水，油料易适用于处理量大碎，处理量大时时而含水量不大情效快 况 活性氧化铝法吸附能力较好，再生温度活性丧失较快，特适用于含酸性气及活性铝矾土 低，在液态水中不易碎 分子筛 别酸性气体多时 体少的煤气 适用于处理量较大，露点降要求高的气体 吸附能力较好，对高酸性气成本稍高 体的脱水可用抗酸性分子筛
4.1.8.3溶剂吸收法
液体吸水剂（溶剂）吸收法所用设备费最少。 液体吸水剂应满足以下要求：
（1） 在较大水浓度范围内吸水能力大； （2） 操作时水蒸气的压力低； （3） 水溶液没有腐蚀性； （4） 粘度较低；
（5） 具有化学稳定性和热稳定性； （6） 容易再生； （7） 无毒；
（8） 反应热和熔解热小。
大唐国际克旗日产1200万m3煤制天然气项目可行性研究简本
