濕法氧化法脫硫從其反應(yīng)機(jī)理來(lái)看，似乎比較簡(jiǎn)單，但從東獅脫硫技術(shù)協(xié)作網(wǎng)收集的信息來(lái)看，濕式氧化法脫硫在生產(chǎn)運(yùn)用中暴露出來(lái)的問(wèn)題卻很多，而且還相當(dāng)嚴(yán)重。比如脫硫效率低、堵塔、再生槽單質(zhì)硫浮選差、副鹽高、化工物料消耗高及熔硫殘液量大，回收難等等。這些問(wèn)題不僅制約了企業(yè)的正常生產(chǎn)，而且影響了環(huán)保，究其產(chǎn)生問(wèn)題的原因，不外乎脫硫工藝上和設(shè)備上的問(wèn)題?，F(xiàn)就濕式氧化法脫硫工藝的優(yōu)化組合上談一下個(gè)人的看法，希望對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有所裨益。
1、根據(jù)企業(yè)自身工藝狀況，確定適宜的工藝流程。
(1)脫硫系統(tǒng)各設(shè)備及其工藝管線配置要合理，設(shè)備與設(shè)備之間的距離不宜過(guò)大，以減少系統(tǒng)阻力。
(2)氣體進(jìn)入系統(tǒng)前需作除焦、除塵、降溫等預(yù)凈化處理。煤焦油呈霧狀同溶液中的HSˉ連在一起，使單質(zhì)硫浮選困難，當(dāng)煤焦油在系統(tǒng)中積累達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)將吸收劑和催化劑包裹起來(lái)，無(wú)法參與化學(xué)反應(yīng);粉煤灰等機(jī)械雜質(zhì)增多，隨氣體帶入塔內(nèi)，易形成堵塔;入塔氣體溫度過(guò)高(超過(guò)50℃)，勢(shì)必降低H2S氣體和O2在堿液中的溶解度，使氣體凈化度降低，同時(shí)影響了催化劑的吸O2活化，造成催化劑用量增多。另一方面入塔氣體溫度過(guò)高，形成脫硫液溫度偏高，有利于產(chǎn)生副鹽，而不利于單質(zhì)硫的浮選。
(3)若系統(tǒng)是多塔運(yùn)行，則應(yīng)設(shè)計(jì)為可并可串。當(dāng)負(fù)荷較輕時(shí)，串聯(lián)運(yùn)行可保證塔出口硫化氫盡量低;當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行可使塔氣速降低，液氣比增大，吸收效果好，不易堵塔。
(4)半脫需設(shè)置不脫硫氣付線。對(duì)于變換采用全低變流程的企業(yè)，低變鈷鉬系觸媒要求變換進(jìn)口氣體中的H2S控制在100—200mg/m3，過(guò)低則易造成低變觸媒“反硫化”。若系統(tǒng)大幅減量生產(chǎn)，半脫由于負(fù)荷較輕致使出口H2S下降過(guò)多，因此，從保護(hù)低變觸媒角度來(lái)考慮，可在半脫設(shè)置不脫硫氣付線來(lái)調(diào)控。
(5)設(shè)置熔硫回收裝置。硫回收的作用是把氧化再生槽浮選出來(lái)的硫泡沫中的硫磺分離出來(lái)，作為副產(chǎn)品出售，可降低脫硫工藝物料消耗，同時(shí)有利于環(huán)保。有些企業(yè)未設(shè)熔硫回收，只是把硫泡沫在池子里簡(jiǎn)單澄清后，溶液返回系統(tǒng)，而把硫膏拉出去倒掉，既是一種資源浪費(fèi)，又不利于環(huán)保。
(6)對(duì)于操作壓力在0.8MPa以上的變脫，應(yīng)設(shè)置CO2閃蒸槽。變換氣CO2含量比半水煤氣要高得多，氣體中的CO2同Na2CO3起反應(yīng)生成的NaHCO3量較多，使工藝物料消耗上升。當(dāng)溫度下降時(shí)，將析出NaHCO3結(jié)晶與硫顆粒一起粘附在填料上，時(shí)間一長(zhǎng)，極易產(chǎn)生堵塔。設(shè)置CO2閃蒸槽一方面，可使大部分CO2氣體釋放出來(lái)，另一方面，可增加溶液再生停留時(shí)間，提高溶液再生效率。
2、脫硫系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備在設(shè)計(jì)、制作、安裝上要慎之又慎
(1)脫硫塔
脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的主要設(shè)備，其直徑和高度不能只根據(jù)氣速和氣量簡(jiǎn)單的確定，操作氣速的確定是以通用關(guān)聯(lián)圖先計(jì)算出泛點(diǎn)速度，操作氣速一般取泛點(diǎn)速度的20—30%，然后根據(jù)操作狀態(tài)下每小時(shí)氣體處理量就可算出塔徑。至于塔高度的計(jì)算，就填料塔而言，首先要將所需填料總高度計(jì)算出來(lái)，所算填料總高度，要根據(jù)塔吸收過(guò)程的傳質(zhì)系數(shù)，平均推力，傳質(zhì)所需總面積，所選填料的比表面積等四個(gè)要素來(lái)確定。填料塔主要工藝參數(shù)為：
操作氣速：0.5—0.9m/s(常壓)，0.08—0.2m/s(加壓)
液氣比：常壓≥12L/m3，加壓≥5L/m3
塔內(nèi)噴淋密度：35—50m3/m2˙h
填料一般以三段裝填為好，每段填料高度5—6m，填料總高15—18m，段間設(shè)氣液再分布器，填料以散裝聚丙烯Φ50—Φ70mm為主，下段宜裝大規(guī)格填料以防堵塔。
脫硫塔的脫硫效率，關(guān)鍵要求氣液分布均勻，入塔氣液分布器、段間再分布器、除沫器和防渦板等部件設(shè)計(jì)要合理，部件的加工及安裝，其精度、水平及垂直度都有較高要求。
對(duì)于變換氣脫硫，由于變換氣中CO2含量比半水煤氣要高得多(在26%左右)，CO2對(duì)吸收和再生等干擾較大，且變換壓力較高?，F(xiàn)行的變換氣脫硫工藝，大多套用半脫的設(shè)計(jì)，沒(méi)有從根本上解決氣體中CO2對(duì)變脫系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的干擾。從東獅脫硫技術(shù)協(xié)作網(wǎng)所收集的資料來(lái)看，變脫比半脫堵塔幾率要高，變脫壓力等級(jí)越高，堵塔機(jī)率就越大。僅每次停車扒塔清洗填料，就使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失，雖然許多企業(yè)在工藝和設(shè)備上都做了大量技術(shù)改造，也取得了一定效果，但都未能從根本上解決塔堵問(wèn)題?；诖耍L(zhǎng)春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司氣體凈化技術(shù)研究中心的技術(shù)人員根據(jù)多年的脫硫技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，終于推出了QYD型氣液傳質(zhì)裝置。該裝置充分利用了脫硫反應(yīng)機(jī)理，采用氣液直接接觸，并依據(jù)H2S含量高低，設(shè)置特殊的氣液傳質(zhì)裝置，使氣液之間為動(dòng)態(tài)接觸，湍動(dòng)傳質(zhì)，這不僅大大提高了氣體凈化度，也徹底解決了塔堵問(wèn)題。該內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作彈性大，特別適用舊塔改造，經(jīng)改造后，單塔生產(chǎn)能力將高30-50%，循環(huán)量可降低30%左右，節(jié)電效果明顯。若用于新塔設(shè)計(jì)，投資費(fèi)用可節(jié)省1/2-1/3。該裝置于去年11月份開(kāi)始在山東寧陽(yáng)飛達(dá)化工應(yīng)用后，其生產(chǎn)副總張總和合成氨分廠候廠長(zhǎng)共同寫出了應(yīng)用情況總結(jié)報(bào)告，其中提到“QYD型氣液傳質(zhì)內(nèi)件與傳統(tǒng)填料塔對(duì)比，有以下優(yōu)點(diǎn)：大大提高了氣體凈化度;而且以此傳質(zhì)裝置取代填料，徹底解決了脫硫塔填料堵塞問(wèn)題，杜絕了檢修扒塔等系列工作，節(jié)約了人力物力;該內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)便，易操作，操作彈性大，塔阻力小，投資小，見(jiàn)效快，節(jié)能顯著。而且該內(nèi)件特別適應(yīng)于舊塔改造，改造后單塔生產(chǎn)能力得到大幅度提高。用于新塔設(shè)計(jì)，投資費(fèi)用將節(jié)省1/3-1/2。因此，QYD型氣液傳質(zhì)脫硫塔內(nèi)件有很好的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。”
(2)氧化再生槽
氧化再生槽是脫硫系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備之一，它不僅承擔(dān)著溶液及催化劑的氧化再生任務(wù)，還有氣提釋放溶液中部分CO2和硫泡沫的浮選及分離的作用。氧化再生槽在設(shè)計(jì)上首先要計(jì)算出槽的直徑、槽的有效高度、噴嘴的個(gè)數(shù)三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。在計(jì)算槽的直徑時(shí)，要涉及到吹風(fēng)強(qiáng)度和噴射器的抽吸系數(shù)。計(jì)算再生槽的有效高度時(shí)，要涉及到溶液在再生槽內(nèi)停留時(shí)間。計(jì)算噴嘴個(gè)數(shù)時(shí)，要涉及到每個(gè)噴嘴每小時(shí)能噴射的溶液量。溶液在再生槽停留時(shí)間的計(jì)算，要涉及到再生槽的有效容積及溶液的循環(huán)量。理論上每脫1kgH2S，氧化再生需空氣量為1.57m3，而實(shí)際上卻是理論計(jì)算的10-15倍，因此，氧化再生槽在設(shè)計(jì)上首先要滿足其足夠的吸氣量，即吹風(fēng)強(qiáng)度，一般半脫吹風(fēng)強(qiáng)度在35-80m3/m2.h。溶液在再生槽停留時(shí)間一般以12-30分鐘為宜。再生槽內(nèi)應(yīng)設(shè)置2-3層分布板，分布板孔徑不宜過(guò)大，一般8-16mm為宜。分布板的作用是，夾帶無(wú)數(shù)氣泡的脫硫液從尾管出來(lái)，便迅速形成無(wú)數(shù)氣泡群，氣泡在自身浮力作用下，向上漂浮，同時(shí)游離在溶液中的單質(zhì)硫便向氣泡周圍聚集，并粘附在氣泡表面，隨著氣泡向上浮動(dòng)，經(jīng)2-3層分布板后，氣泡越聚越多，其粘附的單質(zhì)硫就越多。無(wú)分布板的再生槽氣泡大且易碎，帶出的單質(zhì)硫就相對(duì)較少。
自吸式噴射器是氧化再生槽的心臟，其作用是富液以一定壓力(0.35-0.45MPa)進(jìn)入噴嘴形成高速射流，吸氣室產(chǎn)生負(fù)壓將空氣吸入混合管內(nèi)，空氣呈微氣泡擴(kuò)散到液相中，氣液得到充分接觸，形成高速渦流狀態(tài)，反應(yīng)極為迅速，再生效率在混合管可達(dá)80%。自吸式噴射器由噴嘴、吸氣室、收縮管、混合管、擴(kuò)散管及尾管組成。噴射器在設(shè)計(jì)上要求溶液經(jīng)過(guò)噴嘴的流速要達(dá)到18-25m/s，混合管的長(zhǎng)度是其管徑的20倍。噴射器制作要求精度較高，安裝要求噴嘴、吸氣室、收縮管及混合管中心軸線要一致，同心度要求≤1.0mm。其尾管出口距槽底的距離一般為500-600mm。噴射器的選型，一般溶液總量在300m3以下時(shí)可選噴嘴為24或26的噴射器，溶液的總量在300m3以上時(shí)，可選噴嘴為30的噴射器。噴射器在設(shè)計(jì)及安裝上比較專業(yè)，一般不要去盲目仿制，企業(yè)在選用自吸式噴射器時(shí)，建議找專業(yè)生產(chǎn)廠家來(lái)訂制。東獅牌PSC型噴射器是濕式氧化法脫硫氧化再生槽的理想配套產(chǎn)品，是長(zhǎng)春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，其具有自吸空氣量大，氧化再生效率高，硫泡沫浮選好，耐沖刷，耐腐蝕等特點(diǎn)。尤其適合與888催化劑配套使用。近年來(lái)在石油、化肥、焦化、城市煤氣、天然氣等其它尾氣凈化行業(yè)都得到成功應(yīng)用，并受到廣大用戶一致好評(píng)。
(3)硫回收
吸收、再生、硫回收是濕式氧化法脫硫中不可缺的三個(gè)過(guò)程。國(guó)內(nèi)的硫回收方法很多，有先進(jìn)的網(wǎng)膜分離法、真空過(guò)濾熔硫法、不過(guò)濾熔硫法、連續(xù)熔硫法等。在現(xiàn)有硫回收工藝中，普遍采用連續(xù)熔硫法和間歇熔硫，而間歇熔硫逐漸被連續(xù)熔硫所取代。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，以及改燒高硫煤，使處理H2S的量大增，導(dǎo)致熔硫殘液量也越來(lái)越多，這不僅使殘液在冷卻、降溫、沉降過(guò)程中難度增加，而且導(dǎo)致殘液中大量副鹽被返回到系統(tǒng)中，造成脫硫效率下降，更重要的是脫硫液中副鹽結(jié)晶析出而堵塞設(shè)備、管道及填料。
對(duì)于硫泡沫的過(guò)濾，有用離心機(jī)的，有用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾的，有用壓濾機(jī)的，有用戈?duì)柲み^(guò)濾的，還有用高分子精密過(guò)濾機(jī)的，但傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)所帶來(lái)的問(wèn)題很多，如需專人看管，更換濾布頻率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，過(guò)濾后濾餅中殘液量仍很大，過(guò)濾后的脫硫液濁度仍很高等。針對(duì)這些狀況，MS型硫泡沫專用過(guò)濾機(jī)，從根本上填補(bǔ)了以往諸多過(guò)濾機(jī)的不足之處，是集納米無(wú)機(jī)膜技術(shù)、超聲波技術(shù)、自動(dòng)化控制為一體的新型高效、節(jié)能、環(huán)保的固液分離設(shè)備，過(guò)濾后的脫硫液含硫極低(單質(zhì)硫去除率可達(dá)99.9%以上)，溶液清亮透徹(固形物總含量<50ppm)，可直接返回系統(tǒng)使用。
3、選擇脫硫催化劑至關(guān)重要
催化劑在很大程度上決定看濕式氧化法的脫硫效率、堿耗、溶液再生效率、單質(zhì)硫生成率、副鹽的生成率等一系列重要指標(biāo)，因此，選擇一種高效催化劑就成為該工藝的核心。由于各種催化劑在原料配方及制造工藝均不一樣，其性能特點(diǎn)就相差較大。近幾年來(lái)，東獅牌888催化劑逐漸成為市場(chǎng)主流，越來(lái)越受到廣大用戶的好評(píng)。
888催化劑是以三核酞菁鈷金屬為主體的高分子有機(jī)化合物。其催化機(jī)理可分為四步：(1)在溶液中將溶解的O2吸附而活化(2)當(dāng)遇到H2S等含硫化物時(shí)，將硫化物吸附和O2起反應(yīng)形成多硫化合物，并析出單質(zhì)硫(3)多硫化物從活性大離子的微觀表面上解析離去(4)888大離子重新吸O2攜O2而獲得再生?？梢?jiàn)，在888催化作用下生成的多硫化物使原沉積于填料上的積硫迅速參與HS-的化學(xué)反應(yīng)，而被轉(zhuǎn)化成多硫化物，令積硫得以松懈，起到清洗塔的作用。888催化劑性能穩(wěn)定，在酸堿介質(zhì)中不分解，再生時(shí)浮選出的單質(zhì)硫顆粒大，易分離，溶液清亮，用量少(每脫1kgH2S僅在0.5-0.9g)，操作簡(jiǎn)單，且還能脫除30%-50%的有機(jī)硫。
4、優(yōu)化工藝操作條件制定適宜的工藝指標(biāo)
工藝管理工作的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)能否長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，要不斷優(yōu)化操作條件，因地制宜，制定出切實(shí)可行的工藝指標(biāo)。長(zhǎng)春東獅氣體凈化技術(shù)研究中心，根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸納出濕式氧化法脫硫系統(tǒng)主要工藝指標(biāo)如下：
(1)半水煤氣脫硫
以氨水為吸收劑時(shí)，氨水濃度12-18tt;以純堿為吸收劑時(shí)，總堿度為16-32g/L
溶液pH值：8.2-8.6
溶液溫度：20-45℃(適宜范圍加NH3時(shí)為25-35℃，加Na2CO3時(shí)為35-40℃)
填料塔液氣比≥12L/M3
填料塔空間線速度0.5-0.9m/s
填料塔噴淋密度30-50m3/m2h
“888”濃度：5-30ppm(脫高硫時(shí)35ppm)
溶液在再生槽停留時(shí)間：12-20min
再生槽吹風(fēng)強(qiáng)度40-80m3/m2h
(2)變換氣脫硫
溶液總堿度(以Na2CO3計(jì))22-32g/L
溶液pH值：8.0-8.7
溶液溫度：35-42℃
填料塔液氣比≥5L/M3
填料塔空間線速度0.08-0.20m/s
填料塔噴淋密度35-50m3/m2h
“888”濃度：5-20ppm
溶液在再生槽停留時(shí)間：12-20min
再生槽吹風(fēng)強(qiáng)度35-70m3/m2h
總之，脫硫過(guò)程是一個(gè)不斷完善，不斷優(yōu)化的過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)所發(fā)生的不正?，F(xiàn)象，認(rèn)真分析查找原因，對(duì)癥下藥，務(wù)必轉(zhuǎn)變觀念，大膽采用新工藝，新技術(shù)，才能徹底解決根本問(wèn)題，從而使系統(tǒng)達(dá)到長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。
