脫硫系統中氧化再生問(wèn)題的探討
網(wǎng)站編輯:洛陽(yáng)市合合工貿有限責任公司 │ 發(fā)表時(shí)間:2019-01-03 10:47:00
脫硫技術(shù)自上世紀五十年代問(wèn)世以來(lái),從單的濕式氨水液相催化法相繼開(kāi)發(fā)了十幾種新型脫硫劑以及與之相對應的濕法脫硫工藝,并逐步推廣應用到煤氣、焦化氣、沼氣及其它含硫氣體等域。濕式氧化法脫硫其工藝流程、設備結構、工藝條件控制、操作管理與過(guò)去傳統式相比有了較大的進(jìn)步。別是進(jìn)入近幾年以來(lái),裝置大型化已成為發(fā)展趨勢,而且隨著(zhù)原料煤的日趨緊張,各個(gè)企業(yè)不得不改變過(guò)去只吃“精糧”,不吃“粗糧”的傳統習慣,實(shí)行精粗搭配。這樣,無(wú)論是氣量與氣質(zhì),都對脫硫的技術(shù)水平提出了更高的要求,因此,濕法脫硫也越來(lái)越被各個(gè)企業(yè)所重視。
十多年以來(lái),經(jīng)過(guò)科研單位及各個(gè)廠(chǎng)家的共同努力,濕法脫硫得到迅速的發(fā)展和完善。從原來(lái)的煤氣除硫不足1g/Nm3到現在的十幾克,甚至高達幾十克。雖然各個(gè)廠(chǎng)家的濕法脫硫工藝流程,設備結構、工藝操作控制過(guò)程大同小異,各個(gè)廠(chǎng)家的濕法脫硫運行費用相差卻十分驚人,真是不算不知道,若算嚇跳。近百家的化工企業(yè),濕法脫硫所需用的脫硫催化劑(以酞菁鈷為例),每脫除1㎏H2S所需要的脫硫催化劑低的是0.7g,的可達2.2g,所需要純堿低的是0.6kg,的可達 2.1kg。同樣的生產(chǎn)規模,同樣煤氣的硫含量,脫硫運行費用相差好幾倍。究其原因,雖然生產(chǎn)規模不斷擴大,濕法脫硫系統的改造卻沒(méi)有完跟上,是導致運行成本上升的直接原因。其次是沒(méi)用通過(guò)正規的設計單位進(jìn)行設計,而是自己參考同行業(yè)改造的經(jīng)驗進(jìn)行改造,其中改造后出現問(wèn)題較多的是再生部分。因此,再生是濕法脫硫系統中的關(guān)鍵,脫硫系統運行成本高低將由再生的工藝、設備、操作管理來(lái)決定。合合小編下面從如下幾個(gè)方面進(jìn)行探討總結,如有不當之處請同仁予以指教。
1 再生工藝條件的選擇
脫硫液在脫硫塔脫硫過(guò)程可分為吸收加再生,通過(guò)再生過(guò)程則析出單質(zhì)硫,在脫硫塔中完成的主要化學(xué)反應如下:
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
再生過(guò)程中的主要化學(xué)反應如下:
NaHS+1/2O2=NaHS+S↓
NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O
我們希望在脫硫塔內盡可能地多點(diǎn)再生反應,使有限的Na2CO3發(fā)揮的作用,然而脫硫塔內的再生過(guò)程是個(gè)析硫過(guò)程,且時(shí)間非常短,必須通過(guò)再生裝置及所需的再生時(shí)間來(lái)進(jìn)步完成。脫硫液中析硫及析出的單質(zhì)硫以泡沫的形式進(jìn)行浮選,浮選出的硫泡沫要及時(shí)進(jìn)行溢出,達到再生后的脫硫液懸浮硫含量小于0.5g/L,這就需要再生液有定的停留時(shí)間。其停留時(shí)間不能太短,太短再生不完,再生后的脫硫液懸浮硫高,既影響脫硫液在脫硫塔內對硫化氫的傳質(zhì)吸收,而且還會(huì )引起脫硫塔填料堵塞而影響生產(chǎn)。再生時(shí)間過(guò)長(cháng),副反應加快,再生后的副鹽含量升高,純堿及脫硫劑的消耗上升。生產(chǎn)實(shí)踐證明,再生時(shí)間般控制在~15min為宜。
再生溫度控制是再生過(guò)程中重要組成部分。再生溫度過(guò)高,再生過(guò)程中的副反應速度加快,再生后的脫硫液中的副鹽含量迅速升高,副鹽含量超標將直接影響脫硫塔內的脫硫液傳質(zhì)吸收,脫硫率下降,脫硫劑及堿消耗開(kāi)始上升,如此同時(shí),副鹽增高后對脫硫系統的設備帶來(lái)嚴重腐蝕。溫度既不能太低,過(guò)低副鹽則容易結晶析出。從河南某廠(chǎng)家了解到再生溫度高達65℃,硫泡沫時(shí)有時(shí)無(wú),浮選出的硫泡沫有時(shí)呈虛泡,虛泡在生產(chǎn)區的上空到處飛揚,這種硫泡沫在熔硫釜內很難生產(chǎn)出硫黃。因此,再生溫度應控制在35~45℃之間為宜。
再生槽吹風(fēng)強度,在設計再生槽時(shí),為了保證有足夠的吹風(fēng)強度,讓富液中的單質(zhì)硫浮選出來(lái),同時(shí)又讓再生后的脫硫液補充足夠的氧,的途徑就是選擇足夠數量的噴射器,噴射器是再生過(guò)程中的關(guān)鍵設備,它廣泛應用于氣液傳質(zhì)過(guò)程,具有充分利用并流原理的點(diǎn),脫硫液以高速通過(guò)噴射器的噴嘴形成射流,此射流產(chǎn)生局部的負壓吸引空氣,此時(shí)由于兩相流體立即被高速分散而處于高速湍流狀態(tài),氣液接觸充分,接觸面大大增加,又不斷更新,因此整個(gè)傳質(zhì)過(guò)程為迅速。脫硫液則被快速有地進(jìn)行氧化再生,而形成的硫顆粒在再生槽內被浮選溢流出來(lái),從而完成了脫硫液由富液向貧液的轉化,吹風(fēng)強度過(guò)大,硫泡沫浮選不穩定,再生果不理想,副鹽含量增高。吹風(fēng)強度過(guò)小,氧化再生不完,再生后的貧液懸浮硫含量上升。因此,再生槽的吹風(fēng)強度應控制在60~100m3/m2.h。
不同類(lèi)型的噴射器應用在濕式氧化法再生中,其氧化果隨著(zhù)煤氣中的硫化氫含量增高相差很大。經(jīng)調查了解發(fā)現煤氣中的硫化氫低于0.6g/Nm3時(shí),這種差異并不太明顯,當超過(guò)0.8g/Nm3時(shí),這種差異就越來(lái)越明顯。噴嘴的口徑,自吸室的大小,喉管管徑、噴嘴距離喉管的尺寸都是有定的設計參數和技術(shù)要求,喉管尺寸將是產(chǎn)生這種差異的主要原因。生產(chǎn)實(shí)踐證明,喉管越短,其傳質(zhì)氧化的果越差,再生率越低。為了提高傳質(zhì)氧化果,喉管的長(cháng)度取值般在1500~1800為宜。
脫硫液成份控制;脫硫液的PH值隨著(zhù)總堿度的增高而上升,只要總堿度能滿(mǎn)足氣體出口凈化指標的要求,可以控制低些這對穩定生產(chǎn)工況,減少副鹽的生成,降低系統阻力,實(shí)現經(jīng)濟運行等都是十分有利。故PH值控制在8.2--8.6之間。
脫硫劑的質(zhì)量?jì)?yōu)劣,對副鹽反應速度有決定性的影響,在脫硫工藝和設備配置定的條件下,脫硫運行的實(shí)踐證明,質(zhì)量好的脫硫劑,其脫硫液中的副鹽含量增長(cháng)速度較為緩慢,相應的廢液的生產(chǎn)量少。質(zhì)量較差的脫硫劑,其脫硫液中的副鹽含量增長(cháng)速度快,對設備的腐蝕也相應的加快,廢液的生產(chǎn)量相應增多。
2 再生系統設備的技術(shù)設計
眾所周知,生產(chǎn)規模已斷確定,濕法脫硫工藝技術(shù),設備技術(shù)設計方案則依據煤氣中的硫化氫含量的多少,經(jīng)脫硫塔除硫后硫化氫含量等諸多方面因素進(jìn)行綜合平衡,確定再生系統設備的配置。再生槽是濕法脫硫中主要設備,既要承擔完成脫硫富液氧化再生,又要盡可能快的將浮選出來(lái)的硫泡沫分離移除的任務(wù)。般地講,當硫泡沫在再生液上面停留超過(guò)30min以后,泡沫就開(kāi)始萎縮,變小甚至破碎,這時(shí)硫泡沫上粘帶的單質(zhì)硫就開(kāi)始沉淀下去。所以我們必須要在硫泡沫還未破碎之前將它們分離出去。對直徑大于5米的再生槽,僅靠槽邊的溢流是遠遠不夠的,因此,筆者建議在槽的中間增設幾個(gè)溢流槽來(lái)提高再生槽硫泡沫溢流果。
要想提高再生率,確保再生果,就必須從噴射器的設計或噴射器選型開(kāi)始,噴射器的安裝要求相當嚴謹,其上下的同心度誤差應小于3,尾管插于再生槽內脫硫液的深度,要依據再生槽內的脫硫液的有高度及尾管距槽底的距離,同時(shí)還要兼顧是高位再生還是低位再生等因素來(lái)決定。再生槽內筒頂與硫泡沫溢流堰的距離600~1000,再生槽內分布器孔徑Ф12~Ф18為宜,開(kāi)孔率則依據脫硫液的流量來(lái)決定。筆者曾在湖南某廠(chǎng)遇到再生率差,懸浮硫居高不下,停車(chē)檢查發(fā)現再生槽內噴射器尾管下用△100×100×10的角鋼與槽底部焊接作為支撐。出尾管的脫硫液在角鋼背面向動(dòng)的過(guò)程中流速大大減緩,溶液中的懸浮硫就有了時(shí)間進(jìn)行沉淀,日積月累,久而久之再生槽運行不到半年底部因積硫,下部分布器堵塞面積達到50%,且集中在周邊小孔上,噴射器自吸空氣的能力減少直至向外噴液,脫硫液的氧化再生時(shí)間大大縮短,懸浮硫含量居高不下,脫硫塔阻力明顯上升,煤氣經(jīng)除硫后硫化氫含量嚴重超標被迫停產(chǎn)進(jìn)行檢修。停車(chē)檢修時(shí)用Ф20的圓鋼替代了角鋼作為支撐。投入運行至今四個(gè)月,再生運行平穩,泡沫浮選好,懸浮硫含量控制在指標范圍內,煤氣經(jīng)除硫后凈化度高,保證了正常生產(chǎn)。
加強日常再生工藝過(guò)程的操作管理,確保氧化再生率。氧化再生是脫硫系統的重要組成部分,能否正常平穩、經(jīng)濟運行將直接決定著(zhù)脫硫率,脫硫塔阻力,脫硫運行成本控制。在實(shí)際生產(chǎn)中我們必須要做到“三勤”,即勤摸、勤觀(guān)察、勤調節。
勤摸:在生產(chǎn)過(guò)程中堅持每日次對所有投運的噴射器進(jìn)氣口進(jìn)行觸摸,了解自吸情況,發(fā)現問(wèn)題,立即進(jìn)行處理。只有這樣,才能保證氧化再生完。
勤觀(guān)察:當班操作人員應每隔2~3小時(shí)到再生槽頂部查看泡沫的浮選及移除,通過(guò)泡沫的浮選來(lái)了解噴射器運行情況。泡沫層不能太厚,太厚說(shuō)明再生槽內停留時(shí)間過(guò)長(cháng),發(fā)生反復浮選沉淀,再生后的懸浮硫含量升高。泡沫層過(guò)薄,在泡沫分離時(shí)容易夾帶清液。
勤調節:根據煤氣中的硫化氫的含量高低及生產(chǎn)負荷大小來(lái)調節噴射器自吸空氣量,在滿(mǎn)足小的噴淋密度的情況下,盡量采用控制合適的再生壓力和噴射器開(kāi)啟的組數進(jìn)行調節,同時(shí)還要確保再生槽正常溢流及硫泡沫溜到的暢通。