传统工艺控制理论的偏差阻碍脱硫工艺的发展.docx

传统工艺控制理论的偏差阻碍脱硫工艺的 发展 目前关于湿式氧化法脱硫工艺在具体生产时出现脱硫效率 低、堵塔频率高、硫回收率低、副盐含量高且生成速度快、 溶液活性易失去等问题的论述较多,但提出的解决问题的办 法却不科学,以至于问题依旧,成为阻碍湿式氧化法脱硫工 艺发展的障碍。笔者认为产生这种现象的根本原因是传统 脱硫工艺控制理论出现偏差造成的。这不但使许多企业生 产困难,净化费用高,而且制约了脱硫催化剂行业的发展。 一、我公司脱硫工艺概况 我公司脱硫系统一直运行状况良好,从来没有出现上述 问题。最初使用 ADA、改良 ADA 脱硫工艺,后来改为栲胶脱 硫,目前使用栲胶加 888 法,脱硫效率一直较高,装置运行稳 定。我公司脱硫塔直径 6m,塔内装填?椎 75mm 75mm 聚丙 烯鲍尔环填料,填料层岛 18m,处理气量 55000m3/h,该塔从 1995 年投运至今,从未堵过塔,填料也从未扒开清洗过。近 年随着公司原料路线的改变,入脱硫塔工艺气 H2S 质量浓度 达 3g/m3 以上,净化气中焦油和灰尘含量成倍增加,但脱硫 液活性一直较强,从未排过一次溶液,硫回收率平均达 95%以 上,副盐 Na2S203, Na2SO4 质量深度这和15 g/L,NaCNS 的 质量浓度也仅为每升二十几克。笔者认为这主要归功于我 公司对脱硫工艺的理解正确,控制得当。 二、在再生槽内完成碱液的再生及氧化析硫过程 脱硫液再生的含义是:完成 HaHCO3 再生成 Na2CO3 的 碱液再生,使吸收 H2S 所消耗的 Na2CO3 得补充;完成还原 态催化剂再生成氧化态催化剂的催化剂不规则行,使脱硫液 不断具有氧化 NaHS 生成单质硫的能力。 脱硫液的再生反应集中在再生槽内进行。根据喷射泵 的工作原理,液柱吸入空气的能力与真空腔的真空度有关, 真空度越高,空气被吸入液柱的深度越深,气泡被分割的体 积也越小,尾管内残留的液柱直径也越小,气液接触反应效 率越高。减小自吸空气入口直径和增大喷射压力都可提高 真空腔压力。但空气吸入口减小会减少自吸空气量,喷射泵 压力过大又会造成喷射液柱冲破尾管内液封面,使夹带气泡 的溶液直接进入再生槽腔体内,减少气液接触反应时间,因 此,根据设备具有体状况合理控制空他吸入口直径和喷射泵 压力对溶液再生有着非常重要的作用。 脱硫液再生是通过喷射液柱吸入空气,并把空气分割成 细小的气泡,所以溶液吸氧是气液接触反应,根据气液接触 反应特点,在气液界面上发生吸氧反应生成氧化态催化剂的 浓度比液相本体内的浓度大的多,此时如果气液相界面附近 有足量的 NaHS 参与反应,可使气液界面上边吸氧边析出单 质硫,析出的单质硫也很容易富积并吸附在界面上随泡沫从 溶液中分离出来。我公司的再生控制理念是:催化剂在再生 槽内吸氧由还原态再生成氧化态的同时把 HaHS 氧化成单质 硫后重新变为还原态,这样,催化剂在再生槽内气泡形成的 气液界而上不断地吸氧又不断地把 NaHS 氧化成单质硫,直 到气泡到达再生槽腔体液面上破裂。这种控制具有以下优 点。 (1)单质硫容易吸附在泡沫上并形成浓厚泡沫。 (2)控制再生吸氧反应主要发生在气液界面上,使溶液 本体内氧化态催化剂含量较少,防止贫液进入脱硫塔内边吸 收 H2S 边生成单质硫,发生堵塔。 (3)溶液中多硫化物含量少,碱耗降低。这是因为以配 位供价键形式生成的硫化物,其生成条件是溶液中有较高的 单质硫浓度。按照传统脱硫工艺,多硫化物生成量最多的是 在脱硫塔内;而采用我公司的控制方式,因贫液、富液中悬 浮硫含量都较低,析硫反应也仅在再生槽内瞬间完成,使生 成硫化物的机率大大降低。 (4)能实现催化剂量的高效性。实现再生和析硫都控制 在再生槽内进行的关键是再生后的贫液中残留的氧化态催 化剂量的含量较少,这样,脱硫贫液在进入脱硫塔吸收 H2S 生成大量 NaHS 时,发生析硫反应生成的单质硫就很少,可有 效降低堵塔机率,同时脱硫后的富液中含量有大量的 NaHS, 可保证再生时氧化态催化剂在气液界面上能充分反应,使贫 液中残留的氧化态催化剂的含量较少。 这种控制的缺点是贫液中 NaHS 的含量较高,严重时可 能影响到 H2S 的吸收效率。但是通过我公司多年的生产实 践证明,合理地控制溶液中催化剂的含量和再生强度,不会 影响到 H2S 的吸收效率。 三、副盐的生成及控制 脱硫液中副盐含量高且生成速度快,目前己成为湿式氧 化法脱硫工艺中影响脱硫效率、堵塔、溶液活性、碱耗、 硫回收率等的重要因素。脱硫工艺中副盐一但生成,就难以 从深液中分离、除去。理论上普遍认为副盐是由单质硫和 氧反应生成的,实际上目前脱硫工艺中大部分类型的氧化态 催化剂也能与单质硫反应生成副盐,只是反应进行的程度与 催化剂的浓度和溶液的温度有关。采用我公司的控制方式, 氧化态催化剂只在再生槽内的气液界面上瞬间存在,很快又 把 NaHS 氧化成单质硫重新变为还原态。这各控制的好处是:因 气液界面上有大量的还原态催化剂,还原态催化剂比单质硫 反应生成副盐的机率,而且由于贫液、富液中氧化态催化剂 含量都较少,溶液整体呈还原性,也使副反应发生的时间和 机率降低。我公司的生产实践也证明采用该控制方式溶液 副反应很少,碱耗少,活性高。 四、硫泡沫浮选 控制溶液的再生和氧化析硫反应都在再生槽内进行,氧 化析硫反应生成的大量单质硫吸附在气泡表面,硫泡沫浮选 的好坏关系到硫回收率、贫液中悬浮硫含量的高低,副反应 发生的机率等,因此,提高溶液的硫泡沫浮选能力对脱硫工 艺的连续、稳定运行意义非常重大。硫泡沫从溶液中分离 的能力主要受单质硫间的聚合力和气泡表面对单质硫的吸 附能力两方面因素的影响。 单质硫在水溶液中既能以共价键的形式发生硫分子间 的聚合,又能与 H20 以氢键的方式生成水合聚合物,因此,单 质硫在气泡表面的吸附是多分子层吸附。 气泡表面对单质硫的吸附能力主要取决于溶液的界面 性能,即溶液的表面张力。增加溶液的表面张力,既增强了 溶液的吸附力和吸附数量,