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SCOT法尾气处理工艺技术进展

陈赓良
(西南油气田分公司天然气研究院，四川庐州646002)
摘要SCOT法工艺的主要缺点是装置投资、操作成本和能量消耗均相当高。鉴此，近
年来
SCOT法工艺的技术进步，总体上围绕2个相互关联的目标:即在提高硫磺回收率的同时节
能降
耗。分别从改进流程设计、操作条件、设备与仪表、溶剂与催化剂等途径，评述了SCOT
法工艺的
技术进步及其应用情况。
关键词:天然气炼厂气硫回收尾气脱硫
1、发展概况
随着世界各国保护大气环境的标准日益严格，对硫磺回收装置的硫磺回收率要求愈来
愈高。我国于1997年1月1日开始实施的强制性标准《大气污染物综合排放标准》
(GB16297-1996)，不仅规定了尾气中SO:的最高允许排放速率，也规定了最高允许排放浓
度，即对现有污染源和新污染源最高允许排放质量浓度分别为1200mg/m3和960mg/m3。
对目前国内天然气净化厂和炼油厂中的硫磺回收装置而言，使用SCOT法尾气处理工艺可
以达到标准规定的排放要求，且经济性好。
自1973年第一套SCOT装置投产以来，还原吸收法尾气处理工艺一直受到广泛重
视，现已建设了近200套工业装置，与之配套的克劳斯法硫磺回收装置的规模从3t/d扩大
到4000t/d，成为处理硫磺回收装置尾气最重要的工艺方法。此工艺在30年间虽有多方面
的改进，但其基本流程并无多大变化(见图1)，其特点可大致归纳如下:
（1）、在硫磺回收界区的下游，由尾气再热、加氢还原、还原气急冷和选吸脱硫等4
个工序组成一个相对独立的工艺界区，上游装置任何条件波动几乎对下游装置的操作无影
响。因此，当硫磺回收装置尾气的组成、流量以及温度、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，通常操作弹性范围为2500^-100000%
（2）、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的HZS净化度，故上游装置一般只设置2个转化器，也可不使用价格
昂贵的有机硫水解催化剂。
(3)、加氢还原工序的效率高，除SO:外，尾气中的所有有机硫化合物(COS,CSZ、各种
硫醇等)以及元素硫均可被还原为HZS而返回硫磺回收装置，从而使装置的总硫磺回收率达
到99.8%以上。

成本和能量消耗都相当高。按2002年7月荷兰壳牌公司提供的数据，一套与240t/d两
级转化的克劳斯装置配套的SCOT装置，其投资约1200万欧元;界区内电耗为360kW，在
线燃烧炉燃料消耗为165kg/h，重沸器低压蒸汽消耗为8500kg/h。若欲在标准型的基础上
进一步提高硫磺回收率，则能耗还会增加。鉴此，近年来SCOT法工艺的技术进步，总体
上围绕2个相互关联的目标:即在提高硫磺回收率的同时节能降耗。据此目标，20世纪90
年代后涌现出很多新工艺，如超级SCOT、低硫SCOT、低温SCOT、联合再生、串级吸收
等等，以及意大利Nigi公司的HCR工艺和KTI公司的RAR工艺。这些新工艺分别通过改
进流程设计、操作条件、设备与仪表、溶剂和催化剂等途径来实现上述目标(见表1)。
本文将重点从尾气再热方案、提高硫磺回收

率、降低投资与能耗等几个方面进行讨论。
2、硫磺回收尾气的再热方案
在标准型SCOT工艺的流程设计上，在线燃烧炉是一个非常重要的设备，它具有2
个功能:一方面使过程气升温到加氢还原所需的温度，另一方面通过亚当量燃烧提供加氢还
原所需的还原性气体(HZ-}CO>。长期积累的工业经验表明，选择再热方案时，应充分考虑
以下几个因素:
（1）、对通常无氢气来源的天然气净化厂，使用在线燃烧炉可以认为是最佳的选择。
天然气中一般不含氢，硫磺回收装置燃烧炉中按反应条件不同，可能生成0.100^'3.0%的氢
m，而炉内可能生成的COS和CSZ量则随原料组成和操作条件会有很大变化，尚不能以数
学模型精确估计。因此，至少目前我国已投产的SCOT装置上(包括炼油厂的SCOT装置)
尚未发现有自身能达到氢平衡的情况。
(2)新建的利比亚Mellitah天然气厂的SCOT装置采用Nigi公司开发的HCR工艺，未
设置在线燃烧炉。由于该厂的硫磺回收装置是处理HZS体积分数仅9%的贫酸气(经提
浓后也仅约3000)，故硫磺回收装置上设有燃料气辅助燃烧设施(两段燃烧)，通过合理的设
计，后者可替代在线燃烧炉。
(3)通过降低配人硫磺回收装置燃烧炉的空气量来提高过程气中HZS与SO。的体积比
(达到4以上)来达到装置自身氢平衡。此方法由于调节幅度不可能很大，仅在特定场合才有
可能实现。因为对直流法装置而言，占总量70%以上的硫在燃烧炉内生成，空气量不足将
导致燃烧炉温度和炉内转化率急剧下降，若炉温低于1000℃时将产生