93.浅谈戈尔薄膜过滤器在硫回收中的应用VIP

第 2 7卷第 4期 2 0 0 1 年 I 2月 化 工 设 计 通 讯 V o I 2 7 N o 4 D e c H C he n fi e a l E mfi m r i n aOe s i l t l Co n mu mi e a t i o m 浅谈 戈尔 薄膜 过 滤器 在硫 回收 中的应 用 解 丽 菊 云南 省化 I l 十骁昆明 市 - 6 5 0 0 4 1 摘要戈尔蔼陛过德器是E 前应 匪于液 圄分离 一种 较为先进的设备 。 尤其在 复明 巴 厂睨硫 回收中硼直用较为成耽 。谚工艺技 术先进 ， 自动 化程度高 ， 运 行费用低 。 硫 磺收壅高 ， 操作运行方便 ， 是中小氮肥r 回收过程僵得推厂应用的新工艺 关键词 戈 尔 薄膜 过 滤器硫 分离 回收 1 概 述 在氮肥 生产 中， 脱 硫 工 段是 一 个 重 要 的 净化 工序 ， 而 硫 泡沫 的分 离 回收 则是 脱 硫 工 段的重要组成部分 硫泡沫分离得好 ， 对脱 硫系统的稳定运行 、 降低车间成本和减少环 境 污染都 有着积极 的推 动和保证 作用 。 硫 泡沫是脱硫 工段 吸收 H 2 S后的脱硫 富 液在再 生过 程 中产 生 的 一种 副 产物 ， 呈 泡 沫 状 ， 是一种液 固混合物。固体主要为硫磺颗 粒 般 采用 过滤 的方法将硫 泡沫进行 分离 清液返 回系统 重 复使 用 硫 磺 则 作 为 副产 品 回收 多年 来 ， 中小 氮肥 厂采 用 的硫 回收 工 艺 多为转鼓过滤机连续过滤 、 熔硫釜间歇熔硫 工艺 。该流程 的特点是 设备 多 、 流 程长 、 土建 费用 高。9 0年代 初 ， 邯郸 钢铁 公 司发 明 并 申 请了连续熔硫专利设备， 将硫泡沫的分离与 熔硫集中于同一 台设备 内完成， 设备的 部 用于分 离硫 泡 沫 ， 下 部 用 于熔 硫 该 设 备 的 虹 稿 日期 ： 2 0 0 1 0 5 2 0 发明， 大大简化 了 ， 硫 回收流程。但其本身也 存在 致命 的弱点 ， 因该设 备容积 有 限 ， 硫泡 沫 分离 不够完 全 ， 返 回脱 硫 系统 的清液 悬 浮 硫 含量高 叉因分离 硫泡 沫 的操 作温 度较 高 ( 7 0 9 0 ) ， 脱 硫 液 易 产生 副 反应 ， 有效 成 分 降 低 ， 不 利于脱硫 系统 的正常运 行 ， 因此该技 术 未得 到广 泛 的应 用。 通过近几年的实际应用 ， 证明戈尔 薄膜 过滤 技 术 对 硫 泡 沫 的分 离 是 一 种 较 好 的方 法 ， 疽得推广 和应 用 它不仅 简化 了流程 ， 操 作温 度较 低 ( 常温 ) ， 而且分离 效 果好 ( 硫磺颗 粒 0 5微米 ) ， 从 根本 上 解决 了硫 泡沫 分 离 问题 ， 可 说 戈尔 薄 膜过 滤 器 在硫 回收 系 统 的应 用 是硫 回收工 艺技 术 的重 大改进 。 2戈 尔 薄膜 过 滤技 术 2 1工艺 流 程 见 附图 1 ) 来 自再 生槽 的硫泡 沫 ， 流入硫 泡沫池 ， 用 硫泡 沫泵打 入 戈 尔薄 膜过 滤 器 ， 在滤 袋 薄 膜 两侧 形成 0 1 1 0 1 5MP a的 压 差 ， 清液 透过 维普资讯 第 4期 坼 叫菊 ： 陡 ： - 膜 越滤 器 仵硫 同收 中的应 薄 膜流人过 滤 元件 内 行 I 升至 清 液 腔 液 自上部溢 流出来返 回脱硫 系统 循环使 J 土 】 硫 磺 颗粒被 拦截在 薄膜 外丧捕 1 形 成 滤饼 随 着 过滤 的进行 ， 滤 饼厚 度 增 加 过 滤 阻 力增 大 此 时 ， 通过 自动 控制 系统 关闭 硫 泡沫 进 料 N A， 打 开反 冲阀 c， 进入 反 冲洗 膜状 态 ， 靠液 封 槽 与过滤器之 I _日 j 的位 差 清液逆 向流动 将 滤 袋表面 的滤饼 反 冲 至污液 腔 滤饼 在 污 液 腔 沉降到底部 关闭反冲阀 c ， 反冲结束 系统 重新进 人过滤 状态 。当底 部滤 饼积 累到一定 量日 ， 系统 自动打 开底部排 渣 阀 B， 将 滤饼排 至脱 水器 硫 泡沫 池 ； 2 硫泡 沫 泵 ； 3 戈 尔薄 膜过 滤 器 ； 4 脱水 器 ； 5 熔硫 釜 ； 6 液封 槽 附 图 l 戈 尔 薄膜 过 滤 流程 图 脱水器 操作 时 ， 关 闭排渣 阀 B， 由进气 口 通人 0 3 MP a的压缩 空 气 ， 向下挤 压硫 膏 ， 硫 膏 中的水分从 7 ( 】 8 0 脱 至 4 o 5 0 ， 清液 通过 滤布 排 出 ， 返 回脱 硫 系统 。硫 则 进 人熔硫 釜 ， 进 一步熔 制成精硫 。 2 2主要设备 及性 能 a )戈 尔薄 膜 过 滤 器是 整个 过 滤 系统 的 核心设备 ， 它主要 由过滤 元件 、 花板 、 清液 腔 、 污液腔 、 筒体 五个 部分组成 。 过滤 元件是 该 过 滤 器 的核 15 , 元 件 ， 由滤 袋套在 开满 小孔 的圆管上组 成 通过 过滤元 件将硫 泡沫 与清液分 离 。 维普资讯 j 1 过 滤元 件 ； 2 花 板 ： 3清 液 腔 4 污 液腔 ； 5 简 体 附 图 2戈 尔薄 膜 过滤 器 简 图 化 I 设 计 通 讯 花板上均 匀 开孔 、 用 以 固定过 滤元件 简体上部 敞 口 ， 为清 液腔 、 下部锥 体部 分 为污 液腔 ， 中部 为过滤段 花板 布 置在 简体 部 约 1 4处 ， 将 清 液腔 与过 滤段 分 开 b )液封槽 的作用 是在过滤 时形 成液封 反吹滤饼 时反 冲阀打 开 ， 过 滤 器 与液 封 槽 之 间形成一定 的位差 使 得清液 反流 ， 滤饼 从薄 膜表面脱落 c )脱水器 是安装 在过 滤器底 部 ， 利用 气 压原理 通 入压缩空气 进一 步脱出滤饼 中 的 水分 戈 尔薄膜过 滤器选 用的 主要 依据 是现场 实验 。由戈尔公 司专业 人 员用该 公 司特 制 的 实验装 置 ， 到 现场 取 样 ， 测 试 样 品 的 过 滤 速 率 ， 反吹 的难 易。再 由工 厂分 析 化 验室 酗定 饼的湿 含量 ， 滤 液 的 含 固量 等 通 过实 验 结 第 卷 果分析 ， 确定能 否选 用该 过滤 器。 戈 尔薄膜过 滤器 计算公 式为 ： N=Q F U 式 中 ： 滤袋 数量 ， 个 Q 硫 泡沫处理 量 ， h 过滤速率 ， m3 I I l 2 h ( 通 过现 场 实验确 定 ) F 个滤 袋的过 滤 面积 ， 根据 上式计 算 得 出 的滤 袋 数 量 ， 考 虑 今 后扩 建 的需 要 和理 论 与 实 际 的偏 差 ， 进 行 适 当放大 ， 一 般 放 大 2 0 4 0 从 而 确 定 过 滤器 尺寸 2 3自动控制 系统 自动控 制 系 统 由工业 控 制 器 P L C、 气 动 总成和组 挠性 阀组 成 P L C控 制 流程在 出 厂前 已调试 完毕 ， 现 场安 装 时 根 据不 同特 性 的过 滤物料 调 整 每个 状 态运 行 时 间 ， 通 过 电 磁 阀组 和 挠 性 阀组 自动 完 成 过 滤 一反 冲 一排渣 等 全过 程 。 2 4主要技 术特点 戈尔 薄 膜 过 滤 器 与传 统 转 鼓 过 滤 机 相 比 ， 具 有 以下 特点 ： 过滤精 度高 ， 分离 效果好 ； 摩擦系数低， 不堵塞 ； 滤饼反冲容易所需时间 短( 1 02 0 s ) ， 与过滤 时 间 相 比 ， 几 乎 可 以忽 略不计 ， 可以看作连续 过 滤 ； 滤袋 清洗 更换 方 便 ， 坏个 换 一 个 ， 经 济 、 省 力 ； 使 用 寿 命 长 (一 般 在两年 以 卜) 其相关技术 性 能指标 比 较 见表 1 3应 用 与 讨 论 3 1应 用 实 例 戈尔薄膜 过滤技 术 与传 统 的硫 回收技 术 比较 ， 具有 设 备精 良， 分 离效 果好 。 流程 短 ， 管理维 修方 便 ，公 用 工 程 消耗 低 ， 运 行 费用 低 ， 占地 面积小 ， 土 建费用低 等 明显 优势 ， 因 此该 过 滤 器虽 然 只 有 56 a的推 广 应 用 历 维普资讯 第 4期 解删菊： 浅 汝戈尔薄睦过滤器在硫 同收中的应用 3 9 史 ， 但发 展很快 ， 在 | 午多领域 都得 到 了小问程 度 的应 用和认 同 。在吲 内已有 一 百 多J家 采 用 ， 用于氮 肥 厂 、 煤气 厂 、 焦 化 制气 厂 脱 硫 J 段 回收 系 统 硫 泡 沫 的分 离 的 厂 约 占 三 分之 一 在其它 方面 的应用也 很多 ， 如氮 肥厂造 气 工段 除尘 废 水 的处 理 ， 磷 肥 厂 含磷 废 水 的 处 理 ， 盐 矿 的卤水精制 ， 硫 酸 厂酸 性废 水 中重 金 属离子 的处理 等 云南 通 海 氮肥 厂 、 昆 明化 肥 r 一 等也 有应 用 表 l 戈 尔薄 膜 过 滤器 与 转鼓 过 滤 机技 术 性 能 比较 表 通 海氮肥 厂现 有合成 氨生产能 力 为 3万 t a ， 以 粉煤 ( 碳 化 煤 球 ) 为 原 料 制 取 半 水 煤 气 ， 半水煤 气 中含硫化 氢 较 高 【 71 0 ) 硫 泡 沫 处 理 量 ： 35 h 。 含 固量 ： 5 07 0 k g m ， 9 0 硫磺 颗粒 粒径 大于 1 0 l I 9 8 年初采用戈尔薄膜过滤技术。 通过 现场测定 ， 过滤速率 取 0 5 n h 过滤器 过滤面 积 1 0 n ： 过滤 器直 径 D Nl ( 3 O O n i l e 1 ， 高 ：4 5 o o n l i i 投入 运行 后 ， 过 滤器 基 本 达到 预 期 的效 果 ， 滤 液 中悬 浮硫 含量小于 5 01 0。 。 。 m g I ， 操 作 稳定 过滤 器底部 安 装 脱 水器 ， 硫 膏经 排 滴 恻 后 进 入 脱 水 器 进 一 步 脱 水 ， 含 水 约 4 O 5 0 ， 再送 入 熔 硫 釜 ， 熔 制成精 硫 磺 ， 这 样 既 节省 了蒸汽消 耗 ， 缩 短 了熔 硫时 间 ， 义提 高 r 硫磺的收率， 收到了较 为满意的效果 昆明化肥 厂继 通 海 氮肥 广之 后 ， 电选 用 了同样 尺寸 的 戈尔 薄 膜 过滤器 ， 用 于分 离硫 泡沫 。该 厂 以焦 炭 为 原料 生产 半 水 煤 气 ， 在 此 之前 ， 由 Ms O脱 硫 改 为拷 胶 脱 硫 ， 再生 后 的硫磺颗 粒 细小 ， 浮选 和分 离困难 大 量的硫 磺颗 粒返 回脱硫 系统 ， 导致堵塔 ， 严重影 响 了 整个脱硫 系统 的正常运 行 。 该 厂所用硫 回收 流程 与通 海 氮肥 厂 基本 相 同， 不 同之处在 于 ， 过 滤器排 出 的硫 膏未经 熔 硫 ， 直接 卖生硫 。 采用 戈尔 薄膜过 滤 器后 ， 硫 泡 沫 中 9 9 硫磺颗粒 被分 离 出来 ， 脱 硫 液 中 的悬 浮 硫 含 量大 为降低 ， 脱硫 系统恢 复正 常运行 ， 生硫 产 量 比以前提高一倍多， 效果非常 明显 3 2问题 与讨论 最 近 ， 作者到 通 海 氮 肥 厂 对 戈尔 薄 膜 过 滤 的使 用情 况 进行 回访 ， 了解 到该 过 滤 器 在 过滤 一段 时 问后 ， 过滤 阻力增 大 ， 速 率明 显减 小拆 开过 滤器 检 查 ， 发 现 滤 袋 表面 附有 一 层硫 磺颗粒 ， 呈 蛋糕状 ， 且 反 吹下来 的滤 饼不 容易 下沉 。经 过认 真 分析 研 究 ， 可 能存 在 下 列问题 ： a ) 由于该 厂采 用 白煤 造气 ， 气体 中含焦 油较 多 ， 因焦 油 粘度 大 ， 颗粒 小 ， 硫磺 中含有 一 定焦油 ， 吸附在滤布表 面， 由于反吹的力较 小 ， 难于反 吹干净 ， 导致 阻力增 加 。 b )硫泡 沫在再生槽 内停 留时间过 长， 硫 泡沫与溶 液 中 的有 机 物发 生 吸 附反 应 ， 硫 泡 沫 比表 面积增 大 ， 比重减 小 ， 难 于下 沉 。 维普资讯 化 i设 计 通讯 第 2 7卷 针对 上述问题 采取 如 卜措施 ： 定 划清洗 滤袋 以提高过滤速率 但劳动强度较大倜 4 结 语 整： 艺操作 参数 减 小 硫 泡 沫在 再生 槽 内停 留时 间 ， 基本 解决 了滤饼 的沉降 问题 采用 戈尔 薄膜 过 滤 器 分离 硫 泡 沫 ， 是 目 而昆明化肥 厂 是 以 焦 炭制 气 使 刚 敢果 前较 先进 的硫 磺 回收工 艺 。该 工 艺 流 程 短 ， 很好 ， 不存在上述问题 设备少， 自动化程度高 ， 消耗低 ， 操 作维修方 综 上所述 ， 戈尔薄膜过 滤技术用 于半水煤 便 在硫 回收 方 面具 有 广 阔 的应 用 和发 展 前 气 中含焦油较 少的厂是适用 的 ， 对于半 水煤 气 景 中含焦油较 高的厂 建 议在脱硫之前增加 陈焦 油装 置 ， 再用戈尔过滤技 术分离硫泡沫 尔 参考文献 过 技 t 嬖 泡 沫 有 多 突 出 的 优 l 祥 m ，编 氢 r 脱 硫 技 术ll_ 托 点 ，但也有其局限性 ， 选用 时要 全面考 虑 氨 设I t 拄术中心站 1 9 9 2 _ 化工 设 计) 2 0 0 2年征 订启事 化 工设计 是 国家科委批 准 的全 国化 设计行业国家级科技刊物 由中国成达化学 工程 公 司主办 。本 刊 国 内外 公 开 发行 闰 内 统刊 号 ： C N 5 11 3 5 5 T Q； 国 际 标 准 刊 号： I S S N1 0 0 76 2 4 7 本 刊坚 持 理 论 与实 践 相 结 合 ， 以实用为 主的办 刊方针 ， 特点是 技术 j 管 理 并重 。 已人编 中国 学 术期 刊 ( 光 盘版 ) ， 并 参加 中国化工信 息 中心计算机 网络 与四川 省 期 刊网络 而进人 国际互联 网 报道 内容 ： 国家 有 关基 本 建 设 和 设计 】 作 的方针政 策 ； 化工 、 医药 、 橡 胶 等 行业 各 设 计专 业 的设 计 技 术 ， 技 术 开发 ， 科研 、 施 工 及 生产 中的经 验 、 成果 与 国内外发展情 况 ； 工程 总承包 、 设计 体 制 改革 和 与 国 外合 作 设 计 的 经 验 ； 加强设 计管理 和项 目管理 、 提高 设计 质 量 的经验 ， 以及 工 矿企 业 生 产技 术 改 造 j四 新 成果等 。 主要 栏 目： 综 述 评论 、 设 计技 术 、 技术 开 发 、 设