脱硫系统喷射再生器的使用分析.docx

脱硫系统喷射再生器的使用分析前 言 喷射器应用于气液传质过程，具有充分利用并流原理的优点。在脱硫系统中，脱硫液高速通过喷射器的喷嘴形成射流，此射流产生局部负压吸引空气，此时由于两相流体立即被高速分散而处于高速湍流状态，气液接触面大大增加，脱硫液则被快速有效地再生氧化，而形成的硫颗粒在再生槽内被浮选溢流出来，从而完成了脱硫液由富液向贫液的转化。1 喷射再生器组成结构 喷射再生器组成结构图见图1。喷射器是由进液口、吸气口、进液管、喷嘴、气室、喉管、扩散管、尾管组成。当进液口压力0.400.45 MPa时，喷嘴处流速为1825 ms，喷射器的喷液量由喷嘴大小而定。在进液口压力一定的情况下，喷射器的吸气量是由喷液量确定的。一般气液比为4.55.0，太高或太低都会影响再生效率。2 喷射器与再生槽的安装尺寸2.1 低位安装 D1：吸气口至槽面距离18002200 mm； D2：尾管至槽底距离500600 mm； D3：第1层分布板与槽底之间的距离17001800 mm； D4：第2层分布板与槽顶溢流面之间的距离14001450 mm。2.2 高位安装 D1：吸气口至槽面距离30003200 mm； D2：尾管至槽底距离600800 mm； D3：第1层分布板与槽底之间的距离15001600 mm； D4：第2层分布板与槽顶溢流面之间的距离14501550 mm。3 再生槽分布板工作效果对比 再生槽有无分布板至关重要，它会严重影响单质硫的聚合和浮选。脱硫液从尾管出来以后，脱硫液中夹带的气泡迅速形成无数的气泡群，气泡在自身的浮力的作用下向上漂浮，同时游离在溶液中的单质硫便向气泡周围聚集，并依靠自身的粘附性粘附在气泡的表面上，随气泡向上浮动。再生槽在没有分布板的情况下，气泡由下向上漂浮时，由于气泡所受的压强越来越小，依据理想气体状态方程，它的体积就越来越大，这势必造成槽表面翻腾厉害，且气泡也容易破碎，不能形成稳定的泡沫层。当有分布板时，1个气泡就有可能变成2个，甚至更多，当经过第2层分布板时就可能变成4个或者更多，这样，整个气泡在液相中的密度越来越大，游离在溶液中的单质硫聚合在气泡上的机会就越大，大大提高了浮选能力，且能保持液面稳定。4 喷射器工作状况 再生槽在工作状态时其溢流面并不是水平的，因此硫泡沫也不是向四周全部都溢流，而总是部分溢流，而且溢流点也不固定，随时都可能发生变化。这主要是由气体在溶液中鼓泡造成的。对于厂家来说，并不必刻意要求再生槽四周都要溢流，只要有13或更少平面保证溢流就足够满足生产要求。 喷射器在工作状态时，里面的液位永远比外面溢流面高，而且背压越高，里面的液位也就越高。为了保证喉管的工作效率，在安装喷射器时一定要注意，特别是低位安装，喉管底部与槽平面之间的距离至少保持40 mm。5 无喉管喷射器的应用及存在问题 自20世纪90年代以来，不少氮肥企业的脱硫喷射再生采用了无喉管喷射器，显然是不太合理的。该类无喉管自吸空气喷射器阻力较小，对空气的抽吸能力较强（抽吸系数高，抽气空气量多，真空度高），但由于它不具备上述喉管中高度湍动、气液充分混合接触、传质氧化的性能，从而影响再生效果。由于原料气中H2S含量低，脱硫液硫容也低，再生效率差的矛盾并未暴露，有些企业已出现问题。抽吸空气量多不等于再生效率高，而有时恰恰相反。结构合理、喉管长度适当的脱硫再生喷射器，其抽吸空气的过量倍数在1015，足以保证脱硫再生氧化获得满意的效果。 大量脱硫生产实践证明：无喉管喷射器用作抽气来达到一定的真空度是可行的，但不宜用于脱硫喷射再生；同样，脱硫再生喷射器也不宜用于抽气制造真空，两者各有其适用范围。因此对脱硫喷射再生而言，再生喷射器的结构合理与否甚为关键。其中，喉管的尺寸有一定的要求，通常喉管长度约为其管径的20倍（1.52.0 m）。对氨水液相催化法脱硫测定时，发现富液在喉管的再生效率占全部再生效率的70以上；对无喉管及短喉管的喷射再生器进行对比测定时，其结果再生效率较差（降低约30）。由此可见，保持喉管的适当长度对脱硫喷射再生之重要性。6 适宜的操作条件6.1 喷嘴处溶液流速 对于自吸式空气喷射器而言，喷嘴处液压在3.54.0 MPa时溶液射流速度为1825 ms（不同喷射器有所差别）。若喷嘴处流速过小，则吸入空气量少，再生氧化效率低。在一定范围内，空气吸入量随喷嘴处液流速度的增加而增加，但流速过大则再生效率将有所下降，且动力消耗增大。喷嘴流速与脱硫效率的关系见图2。6.2 再生空气量 经过理论计算，吸收1 kg的H2S所需要的空气量为1.57 m3。湿法脱硫应用喷射器进行溶液再生氧化所需的空气量大约为理论空气用量的1015倍。实验证明，空气量控制在高限效果较好。除需考虑再生氧化所需的空气量外还应考虑到硫泡沫浮选、气提等作用的耗氧量。通常，再生氧化效率随空气与溶液比值的增加而提高。但超过某一界限时，再生氧化效率会有所下降。喷射再生吸入空气量可通过吸气阀开度大小调节（一般情况下阀门全开）。气液比与再生效率关系见图3。7 优越性 因喷射再生器氧化效率高，故脱硫效率也高，又因溶液中硫氢离子少，空气与溶液接触时间较短，故副反应少，原料消耗低，溶液的腐蚀性小。另外，还具有泡沫层稳定、硫泡沫浮选好、硫回收率高等优点。当喷射器设计合理、操作条件适宜时，一般自吸空气量可满足再生要求，不必再鼓入空气，因此可节省动力。由于喷射再生设备较矮小，且简单，故其基建费用低，并且便于操作和检修。在操作时只要调节部分空气吸入阀的开度即可容易地控制再生情况。实验结果证明，喷射再生器的再生效果明显优于氧化槽再生和高塔再生。湿法脱硫只有应用喷射再生才能取得满意的效果；然而，不同的喷射再生器的再生效果相差很大，应予注意。8 存在问题及解决办法 经较长时期运转后，在喷射器内壁会有不同程度的硫垢生成，使再生液量下降，自吸空气量减少，溶液的再生氧化效果较低，造成生产被动。另外，泵叶轮、管道等也有硫