富氧硫回收工艺新进展
中石化齐鲁分公司研究院 张义玲
硫磺回收及尾气处理已经由单纯的环保技术发展成为兼具环保和经济双重效益的重要工艺技术。随着人们环保
意识的提高，国家环保法规的日益严格，近年来各炼油厂、天然气厂、焦化厂、化肥厂、电厂等都在新建或扩建原
有硫磺回收装置。新建硫回收装置大多选择以SCOT为代表的还原吸收工艺，但一些炼油厂的硫回收装置因受到场地、
资金以及酸性气体含量等多方面的限制，往往只能采取装置扩能的措施来解决掺炼高硫原油的问题，而富氧硫回收
工艺作为装置扩能最有效的工艺之一，正引起越来越多的关注。
富氧Claus工艺是在普通Claus硫回收装置基础上进行改进的，它用氧气部分或全部代替空气以处理更多的富
酸性气体原料，减少了大量惰性氮气在系统内的循环，从而可大大提高装置的处理能力。富氧工艺分为三类，分别
为低浓度富氧（O2<28%）、中等浓度富氧（O2>28%）和高浓度富氧（O2>40%）。从20世纪80年代开始富氧工艺的发
展很快，如Parsons/BOC公司的“可靠（SURE）” 富氧技术，采用分段燃烧和燃烧产物中间冷却的方法；鲁奇公司
的Claus工艺，采用多级烧嘴方法；GAA/空气产品公司的COPEⅡ型工艺，采用冷循环气急冷火焰的方法等。
在这3家公司中Parsons/BOC是富氧技术第一大供应商，专利及市场覆盖面最广，近年来其又根据装置扩能的
不同需求，提出了多种可供选择的方案。
1． 低浓度富氧技术
低浓度富氧技术可以将原硫回收装置设计能力扩大20%～25%，其方法是：原有的硫回收装置不需任何改动，只
需增加一个将氧气注入空气燃烧器的管线，所需投资只是安装供氧系统，一般是在反应加热炉燃烧器上增加1条供
氧管线。
2． 中等浓度富氧技术
中等浓度的富氧技术可将原硫回收装置设计能力扩大75%。然而对于注入燃烧空气的普通硫回收装置，则不适
合应用此类富氧工艺，因为以空气进行操作的燃烧炉承受不了更高的燃烧温度。改造的主要方法是：安装一个用于
直接注氧而设计的特殊燃烧器，例如BOC公司专利产品SURE燃烧炉就是专为富氧硫回收的有效燃烧而设计的，它既
可用于纵向燃烧也可用于横向燃烧。SURE燃烧器优秀的混合特性与更高的燃烧温度相结合适合于富氧操作，只需将
现有的反应炉加以改动就可作为新的燃烧炉。所需投资主要是安装1个新的氧适配燃烧炉。
3． 高浓度富氧技术
高浓度富氧技术可将原硫回收装置设计能力扩大150%。根据所选择的富氧技术的不同，原有硫回收装置的热段
需要做改动或增加新的设备。Parsons/BOC的SURE双燃烧工艺就是高浓度富氧工艺，为适应不同工况的需要有以下
方案可供选择。
大幅度扩能的一般流程 在现有的反应炉前面增加一个新的燃烧器、反应炉和废热锅炉，如图1所示。来自新
废热锅炉的气体进入原有的反应炉作为第二热段。这一组合，不但扩大了硫回收装置能力，而且与新建一个空气的
硫回收装置相比费用很少。
表1 采用双燃烧工艺与新建硫回收装置扩能的费用比较 百万美元
设计/ 具有2个可分离的 具有1个反应炉 新建硫回收/
扩能（t/d） 反应炉(废热锅炉) 和1个双筒锅炉 尾气处理
100/250 2.5 3.0 15/100
300/750 5.0 6.0 29/300
若受原设计局限，原有的反应炉及废热锅炉不能重新利用，在这种情况下，具有延伸端的两路废热锅炉可将延
伸段作为第二段反应炉，后注氧段作为第二废热锅炉，如图2所示。
这种双路废热锅炉的结构有效减少了投资费用，并节省了场地。另外，新的反应炉/废热锅炉可在原有硫回收装
置仍然运行的情况下安装。表1列出了采用双燃烧技术与新建硫回收装置所需投资费用比较。
大幅度扩能的创新流程 与多段硫回收装置系列的安装相比，不同的系列可以共享包括燃烧器、反应炉和废热
锅炉这样一个普通的新单元。原有的每个系列的反应炉和废热锅炉可用作第二热段。这种方案有2种选择类型：
（1）来自新废热锅炉的物流分为几路进入每个原有的反应炉（见图3）；
（2）来自新的第二段废热锅炉的相对冷的气体分别进入原有的1号硫冷凝器（见图4）。与新废热锅炉气体混合，
可以有效地减少硫回收装置的压力降。
采用双燃烧技术扩能改造与新建空气法硫回收装置所需投资费用比较见表2。
表2 采用双燃烧技术与新建硫回收装置及扩能改造费用比较 百万美元
工艺构成 设计/扩能(万t·a-1 ) 费用扩能(新建)
新接RF/WHB到 2×100扩到250 2.5 (15)
原有RF/WHB，图3 2×300扩到750 5 (29)
新接RF/WHB到 2×100t/d扩到250 3 (15)
第1硫冷凝器 2×300扩到750/300 6 (29)
4． 结语
根据炼厂酸性气体处理需要扩大产能的增加幅度不同，不同的富氧技术可以满足不同工况的需求。根据硫处理
能力、原有装置、界区、设备条件、现场及投资的不同可选择最优方案。采用富氧技术比新建一套硫回收装置不仅
投资省，而且可以结合现有工厂的空分装置富余氧气进行脱瓶颈改造，改造周期短。到目前为止，工业化的装置已
有100多套。