深入分析脱硫系统氧化再生过程中的关键问题

深入分析脱硫系统氧化再生过程中的关键问题

脱硫技术自上世纪五十年代问世以来，从单一的湿式氨水液相催化

法相继开发了十几和新型脱硫剂以及与之相对应的湿法脱硫工艺，并逐

步推广应用到煤气、焦化气、沼气及其它含硫气体等领域。湿式氧化法

脱硫其工艺流程、设备结构、工艺条件控制、操作管理与过去传统式相

比有了较大的进步。特别是进入九十年代以来，装置大型化已成为发展

趋势，而且随着原料煤的日趋紧张，各个企业不得不改变过去只吃〃精

粮〃，不吃〃粗粮〃的传统习惯，实行精粗搭配。这样，无论是气量与

气质，都对脱硫的技术水平提出了更高的要求，因此，湿法脱硫也越来

越被各个企业所重视。

十多年以来，经过科研单位及各个厂家的共同努力，湿法脱硫得到

迅速的发展和完善。从原来的煤气除硫不足lg/Nm3到现在的十几克,

甚至高达几十克。虽然各个厂家的湿法脱硫工艺流程，设备结构、工艺

操作控制过程大同小异，各个厂家的湿法脱流运行费用相差却十分惊人,

真是不算不知道，若算吓一跳。笔者近一年的走访了解河南、湖南近百

家的化工企业，湿法脱硫所需用的脱硫催化剂（以配菁钻为例），每脱

除1kgH2S所需要的脱硫催化剂低的是0.7g,最高的可达2.2g，所需

要纯碱低的是0.6kg,最高的可达2.1kg。同样的生产规模,同样煤气

的硫含量，脱硫运行费用相差好几倍。究其原因，笔者认为虽然生产规

模不断扩大，湿法脱硫系统的改造却没有完全跟上，是导致运行成本上

升的直接原因。其次是没用通过正规的设计单位进行设计，而是自己参

考同行业改造的经验进行改造，其中改造后出现问题较多的是再生部分。

因此，再生是湿法脱硫系统中的关键，脱硫系统运行成本高低将由再生

的工艺、设备、操作管理来决定。笔者从如下几个方面进行探讨总结，

如有不当之处请同仁予以指教。

1再生工艺条件的选择

脱硫液在脱硫塔脱硫全过程可分为吸收加再生，通过再生过程则析

出单质硫，在脱硫塔中完成的主要化学反应如下：

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

再生过程中的主要化学反应如下：

NaHS+l/2O2=NaHS+Sl

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

我们希望在脱硫塔内尽可能地多一点再生反应，使有限的Na2CO3

发挥最大的作用，然而脱硫塔内的再生过程是一个析硫过程，且时间非

常短，必须通过再生装置及所需的再生时间来进一步完成。脱硫液中析

硫及析出的单质硫以泡沫的形式进行浮选，浮选出的硫泡沫要及时进行

溢出，达到再生后的脱硫液悬浮硫含量小于0.5g/L.,这就需要再生液

有一定的停留时间。其停留时间不能太短，太短再生不完全，再生后的

脱硫液悬浮硫高，既影响脱硫液在脱硫塔内对硫化氢的传质吸收，而且

还会引起脱硫塔填料堵塞而影响生产。再生时间过长，副反应加快，再

生后的副盐含量升高，纯碱及脱硫剂的消耗上升。生产实践证明，再生

时间一般控制在~15min为宜。

再生温度控制是再生过程中重要组成部分。再生温度过高，再生过

程中的副反应速度加快，再生后的脱硫液中的副盐含量迅速升高，副盐

含量超标将直接影响脱硫塔内的脱硫液传质吸收，脱硫效率下降，脱硫

剂及碱消耗开始上升，如此同时，副盐增高后对脱硫系统的设备带来严

重腐蚀。温度既不能太低，过低副盐则容易结晶析出。笔者曾在河南某

厂家了解到再生温度高达65℃z硫泡沫时有时无，浮选出的硫泡沫有

时呈虚泡，虚泡在生产区的上空到处飞扬，这种硫泡沫在熔硫釜内很难

生产出硫黄。2009年一月湖南某厂家再生温度过低，脱硫液中的副盐

析出，不到一个月脱硫系统的运转设备、工艺管道终因副盐结晶带来的

磨损，脱硫塔填料堵塞，系统阻力明显上升被迫停产检修。因此，再生

温度应控制在35〜45℃之间为宜。

再生槽吹风强度，在设计再生槽时，为了保证有足够的吹风强度，

让富液中的单质硫浮选出来，同时又让再生后的脱硫液补充足够的氧,

唯一的途径就是选择足够数量的喷射器，喷射器是再生过程中的关键设

备，它广泛应用于气液传质过程，具有充分利用并流原理的特点一脱

硫液以高速通过喷射器的喷嘴形成射流，此射流产生局部的负压吸引空

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

充分，接触面大大增加，又不断更新，因此整个传质过程极为迅速。脱

硫液则被快速有效地进行氧化再生，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，吹风强度过大，硫

泡沫浮选不稳定，再生效果不理想，副盐含量增高。吹风强度过小，氧

化再生不完全，再生后的贫液悬浮硫含量上升。因此，再生槽的吹风强

度应控制在60〜100m3/m2.ho

不同类型的喷射器应用在湿式氧化法再生中，其氧化效果随着煤气

中的硫化氢含量增高相差很大。笔者调查了解发现煤气中的硫化氢低于

0.6g/Nm3时，这种差异并不太明显，当超过0.8g/Nm3时，这种

差异就越来越明显。喷嘴的口径，自吸室的大小，喉管管径、喷嘴距离

喉管的尺寸都是有一定的设计参数和技术要求，喉管尺寸将是产生这种

差异的主要原因。生产实践证明，喉管越短，其传质氧化的效果越差,

再生效率越低。为了提高传质氧化效果，喉管的长度取值一般在1500~

1800为宜。

脱硫液成份控制；脱硫液的PH值随着总碱度的增高而上升，只要

总碱度能满足气体出口净化指标的要求，可以控制低些这对稳定生产工

况，减少副盐的生成，降低系统阻力，实现经济运行等都是十分有利。

故PH值控制在82-8.6之间。

脱硫剂的质量优劣，对副盐反应速度有决定性的影响，在脱硫工艺

和设备配置一定的条件下，脱硫运行的实践证明，质量好的脱硫剂，其

脱硫液中的副盐含量增长速度较为缓慢，相应的废液的生产量少。质量

较差的脱硫剂，其脱硫液中的副盐含量增长速度快，对设备的腐蚀也相

应的加快，废液的生产量相应增多。

2再生系统设备的技术设计

众所周知，生产规模已断确定，湿法脱硫工艺技术，设备技术设计

方案则依据煤气中的硫化氢含量的多少，经脱硫塔除硫后硫化氢含量等

诸多方面因素进行综合平衡，确定再生系统设备的配置。再生槽是湿法

脱硫中主要设备，既要承担完成脱硫富液氧化再生，又要尽可能快的将

浮选出来的硫泡沫分离移除的任务。一般地讲，当硫泡沫在再生液上面

停留超过30min以后,泡沫就开始萎缩,变小甚至破碎，这时硫泡沫

上粘带的单质硫就开始沉淀下去。所以我们必须要在硫泡沫还未破碎之

前将它们分离出去。对直径大于5米的再生槽，仅靠槽边的溢流是远远

不够的，因此，笔者建议在槽的中间增设几个溢流槽来提高再生槽硫泡

沫溢流效果。

要想提高再生效率，确保再生效果，就必须从喷射器的设计或喷射

器选型开始，喷射器的安装要求相当严谨，其上下的同心度误差应小于

3,尾管插于再生槽内脱硫液的深度，要依据再生槽内的脱硫液的有效

高度及尾管距槽底端的距离，同时还要兼顾是高位再生还是低位再生等

因素来决定。再生槽内筒顶端与硫泡沫溢流堰的距离600~1000,再

生槽内分布器孔径①12〜018为宜，开孔率则依据最大脱硫液的流量来

决定。笔者曾在湖南某厂遇到再生效率差，悬浮硫居高不下，停车检查

发现再生槽内喷射器尾管下端用同。。＞100x10的角钢与槽底部焊接

作为支撑。出尾管的脱硫液在角钢背面向上流动的过程中流速大大减缓,

溶液中的悬浮硫就有了时间进行沉淀，日积月累，久而久之再生槽运行

不到半年底部因积硫,下部分布器堵塞面积达到50%,且集中在周边

小孔上，喷射器自吸空气的能力减少直至向外喷液，脱硫液的氧化再生

时间大大缩短，悬浮硫含量居高不下，脱硫塔阻力明显上升，煤气经除

硫后硫化氢含量严重超标被迫停产进行检修。停车检修时用①20的圆钢

替代了角钢作为支撑。投入运行至今四个月，再生运行平稳，泡沫浮选

好，悬浮硫含量控制在指标范围内，煤气经除硫后净化度高，保证了正

常生产。

加强日常再生工艺过程的操作管理，确保氧化再生效率。氧化再生

是脱硫系统的重要组成部分，能否正常平稳、经济运行将直接决定着脱

硫效率，脱硫塔阻力，脱硫运行成本控制。在实际生产中我们必须要做

到〃三勤〃，即勤摸、勤观察、勤调节。

勤摸：在生产过程中坚持每日一次对所有投运的喷射器进气口进行

触摸，了解自吸情况，发现问题，立即进行处理。只有这样，才能保证

氧化再生完全。

勤观察:当班操作人员应每隔2~3小时到再生槽顶部查看泡沫的浮

选及移除，通过泡沫的浮选来了解喷射器运行情况。泡沫层不能太厚,

太厚说明再生槽内停留时间过长，发生反复浮选沉淀，再生后的悬浮硫

含量升高。泡沫层过薄，在泡沫分离时容易夹带清液。

勤调节：根据煤气中的硫化氢的含量高低及生产负荷大小来调节喷

射器自吸空气量，在满足最小的喷淋密度的情况下，尽量采用控制合适

的再生压力和喷射器开启的组数进行调节，同时还要确保再生槽正常溢

流及硫泡沫溜到的畅通。

3结语

工艺、设备合理配置是保证脱硫系统长周期稳定运行的首要条件，

从脱