張利平（浙江浙大網(wǎng)新機電工程有限公司，淅江 杭州 310000）

從1985年至2005年的二十年間，中國炭黑產(chǎn)量由年產(chǎn)23萬噸增至161萬噸，即增長了7倍。2001年以年產(chǎn)炭黑69萬噸生產(chǎn)量超過日本，成為美國之后的世界第二大炭黑生產(chǎn)國。

隨著國家對于環(huán)保的重視，特別是對SO2的排放量的控制，炭黑尾氣脫硫成為了一個必不可少的任務(wù)。炭黑尾氣中的硫來源于炭黑用油。由于中國煤炭供應(yīng)的原因，開始有些高硫煤進入焦?fàn)t，產(chǎn)生了燃燒后的煙氣、排氣袋濾器的煙氣中含硫量超過國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的限度的情況，這必須進行處理。煙氣脫硫，一般采用水膜式煙氣脫硫技術(shù)裝置。此法是在炭黑尾氣進入鍋爐燃燒后的煙氣脫硫，脫硫效率高。但此法對設(shè)備、管道和煙筒的腐蝕較嚴(yán)重，特別是含硫尾氣對燃燒鍋爐的腐蝕很嚴(yán)重，必須作好防腐處理，同時注意排放煙筒的安全。

1 栲膠法脫硫原理

本方案以浙江富春江化工有限公司炭黑尾氣處理工程為例。炭黑尾氣中的硫是H2S，栲膠法脫硫的脫硫劑主要成分是：Na2CO3、V2O5和栲膠，分別被溶制成偏礬酸鈉溶液、栲膠溶液后打入系統(tǒng)。栲膠是由許多結(jié)構(gòu)相似的酚類衍生物組成的復(fù)雜混合物，商品栲膠中主要含有丹寧及水不溶物等，由于栲膠含有較多、較活潑的羥基，所以在脫硫過程中起著載氧的作用。栲膠的分子式為C14H10O9，即：(HO)3C6H2CO2C6H2(OH)2CO2H，栲膠中的丹寧物質(zhì)經(jīng)過堿性降解生成聚酚類物質(zhì)，利用分子中的酚羥基進行氧化還原。丹寧分子中所含有的羥基對于金屬離子具有一定的絡(luò)合作用，在脫硫過程中既是催化劑又是絡(luò)合劑，可以有效防止釩沉淀損失。

(1)用純堿溶液吸收H2S，H2S從氣相轉(zhuǎn)移到液相

Na2CO3＋H2S＝NaHCO3＋NaHS

(2)液相H2S電離生成H＋和HS－

經(jīng)計算，pH值8-9時溶液中［H2S］、［H+］、［HS－］如表1：

表1 pH值與溶液中［H2S］、［H+］、［HS－］的數(shù)值

可見，常規(guī)脫硫液（pH值8.5-9.2）中的硫的主要存在形式是HS－。

(3)用析硫催化劑氧化HS－生成單質(zhì)硫，催化劑由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)而失去氧化能力。

2NaHS＋4NaVO3＋H2O＝Na2V4O9＋4NaOH＋2S↓

(4)利用載氧催化劑氧化析硫催化劑使其獲得再生，載氧催化劑由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)而失去活性。

Na2V4O9＋2TQ＋2NaOH＋H2O＝4NaVO3＋2THQ

(5)利用空氣中的氧氣氧化載氧催化劑使其由還原態(tài)變成氧化態(tài)獲得再生。

4THQ＋O2＝4TQ＋2H2O

(6)生成的單質(zhì)硫在氧氣氧化載氧催化劑的過程中在氧化再生槽被空氣浮選分離，硫泡沫經(jīng)過離心機加工成硫磺。堿性水溶液吸收H2S反應(yīng)是氣液接觸瞬間即可完成，屬于擴散控制，而HS－被氧化成單質(zhì)硫的反應(yīng)速度則慢得多。

2 栲膠法炭黑尾氣脫硫裝置系統(tǒng)說明

炭黑尾氣通過現(xiàn)有的引風(fēng)機后，通過各閥門（開啟入口閥門和出口閥門，關(guān)閉旁路閥門）的控制使炭黑尾氣經(jīng)加壓風(fēng)機輸送后進入洗氣塔，洗氣塔采用旋流板塔吸收形式。與脫硫循環(huán)泵送來的堿性溶液逆流接觸，炭黑尾氣中的硫化氫等被溶液吸收，同時溫度下降，部分水蒸汽從氣相轉(zhuǎn)移到水中，脫硫后的氣體經(jīng)過氣水分離器后進入鍋爐燃燒。

從洗氣塔出來的堿性溶液自流入循環(huán)池，由冷卻循環(huán)泵送到冷卻塔上部，堿性溶液與從冷卻風(fēng)機送來的空氣逆流接觸，進行傳熱，降溫后的堿性溶液從冷卻塔流進循環(huán)池，空氣從塔頂放空。由再生泵抽出一部分脫硫液，經(jīng)噴射吸空氣后進入再生槽，完成氧化、浮選分離，溶液返回循環(huán)池。泡沫流入泡沫槽，經(jīng)離心機分離，固體主要為硫磺，液體返回循環(huán)池。進入循環(huán)池的堿性溶液，補加脫硫劑后，調(diào)節(jié)到脫硫需要的成份，由脫硫循環(huán)泵送到洗氣塔繼續(xù)脫硫。

2.1 煙氣系統(tǒng)

本系統(tǒng)為克服洗氣塔和汽水分離器以及管道的阻力，需另設(shè)置一臺加壓風(fēng)機。由于脫硫后的炭黑尾氣在塔內(nèi)經(jīng)除霧后還有一定的液態(tài)水，在進入鍋爐燃燒前，還需進一步的氣水分離，為此，設(shè)置了一套氣水分離器。由于炭黑尾氣屬易燃易爆氣體，又可導(dǎo)致人員CO中毒，所以汽水分離器排放水分時，炭黑尾氣不能跑出。

2.2 硫化氫吸收系統(tǒng)

本工程所采用的新型旋流板塔吸收裝置。

洗氣塔是本系統(tǒng)的主要設(shè)備，尾氣中的硫化氫就是在此處被洗滌下來的。洗氣塔采用新型旋流板塔，塔內(nèi)采用經(jīng)專門設(shè)計的液體分布器和氣體分布器，在保證脫硫效率的同時，可有效防止堵塞、短路、偏流等現(xiàn)象出現(xiàn)。洗氣塔的塔體和內(nèi)件均采用HIC制作。

2.3 電氣儀表控制系統(tǒng)

2.3.1 控制系統(tǒng)

脫硫控制系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)，人機介面。

2.3.2 電氣系統(tǒng)

控制方案與控制技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)備工藝控制要求；操作運行方式滿足設(shè)備工藝控制要求；電氣聯(lián)鎖、設(shè)備聯(lián)鎖、安全聯(lián)鎖滿足設(shè)備工藝控制要求。電動機保護方案滿足設(shè)備工藝控制要求。

[1]盛于藍.精脫硫技術(shù)分析[J].化學(xué)工程，2008，1：1-2.

[2]童孟良.栲膠法脫硫工藝設(shè)計[J].化工設(shè)計通訊，2005，2：17-20.

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