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        兩段式煤氣發(fā)生爐脫硫方法探討

        2016-04-25 05:05:34靳朝輝
        中國科技博覽 2016年9期
        關(guān)鍵詞:濕法脫硫脫硫劑

        靳朝輝

        [摘 要]大氣中的SO2與降水溶合形成酸雨,嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境和危害人體健康,加大癌癥發(fā)病率,甚至影響人類基因造成遺傳疾病。削減二氧化硫的排放量,控制大氣二氧化硫污染、保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量,是目前及未來相當(dāng)長時間內(nèi)我國環(huán)境保護(hù)的重要課題之一。由于公司使用的是煙煤制作煤氣供焙燒爐和熔鹽爐使用,為有效減少煙氣中SO2排放量,公司采用在煤氣出口處加裝脫硫裝置,使用濕法脫硫與干法脫硫裝置相結(jié)合的方法,脫除煤氣中H2S從而有效減少煙氣中SO2排放量。

        [關(guān)鍵詞]濕法脫硫 干法脫硫 脫硫劑

        中圖分類號:TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)09-0292-01

        一、脫硫工藝系統(tǒng)簡介

        使用脫硫液(貧液)吸收混合煤氣中的H2S氣體,使混合煤氣得到凈化,吸收H2S的脫硫液,經(jīng)氧化再生后循環(huán)使用,再生析出的硫泡沫經(jīng)熔硫釜進(jìn)行熔硫制成硫膏。

        工藝流程簡介:來自煤氣發(fā)生爐含硫煤氣,由脫硫塔下部進(jìn)入,經(jīng)與脫硫塔噴淋下來的脫硫液逆流接觸,吸收硫化氫使出塔煤氣中的硫化氫降到要求值,送到用氣點。吸收硫化氫的脫硫液,從脫硫塔底部流出后進(jìn)入再生槽,在槽內(nèi)進(jìn)行再生。再生后的貧液自流入貧液槽經(jīng)貧液泵送至脫硫塔循環(huán)使用。從再生槽中溢流出來的硫泡沫自流至硫泡沫槽,經(jīng)泡沫泵送到熔硫釜中進(jìn)行熔硫,硫膏從熔硫釜下端流出進(jìn)行回收。

        二、脫硫方法及反應(yīng)原理

        2.1 脫硫方法的選擇

        目前,兩段式煤氣發(fā)生爐采用的脫硫方法主要是干法脫硫和濕法脫硫兩種。干法脫硫不僅具有系統(tǒng)簡單,操作方便,成熟可靠等優(yōu)點,不但能脫出煤氣中的H2S ,同時也能脫出煤氣中的氰化物和氮氧化物,硫凈化程度很高,但是處理量偏小。

        濕法脫硫技術(shù)具有處理量大的優(yōu)點,但是濕法脫硫的投資較大,系統(tǒng)較復(fù)雜.濕法脫硫中以砷堿法、ADA、改良ADA和栲膠法頗具代表性,濕法脫硫?qū)に噮?shù)的要求比較高,平時需要有專門的人負(fù)責(zé)。如果對H2S含量要求很低的話,可以使用串聯(lián)法,就是濕法在前,干法在后串聯(lián)運行。我公司根據(jù)實際工藝要求采用的就是串聯(lián)法運行,因此脫硫方法的選擇要根據(jù)實際工藝要求和煤氣中硫化物的含量進(jìn)行優(yōu)化選擇。

        2.2 脫硫方法原理及設(shè)備

        干法脫硫技術(shù)應(yīng)用較早,最早應(yīng)用于煤氣的干法脫硫技術(shù)是以沼鐵礦為脫硫劑的氧化鐵脫硫技術(shù),隨著煤氣脫硫活性炭的研究成功及其生產(chǎn)成本的相對降低,活性炭脫硫技術(shù)也開始被應(yīng)用。干法脫硫最大問題是脫硫劑(或吸附劑)再生困難,再生成本高。

        濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。物理吸收法是采用有機溶劑作為吸收劑,加壓吸收H2S,再經(jīng)減壓將吸收的H2S釋放出來,吸收劑循環(huán)使用,該法以環(huán)丁礬法為代表?;瘜W(xué)吸收法是以弱堿性溶劑為吸收劑,吸收過程伴隨化學(xué)反應(yīng)過程,吸收H2S后的吸收劑經(jīng)增溫、減壓后得以再生,熱砷堿法即屬化學(xué)吸附法;氧化法是以堿性溶液為吸收劑,并加入載氧體為催化劑,吸收H2S,并將其氧化成單質(zhì)硫,氧化法以改良ADA法、栲膠法、888法為代表。我公司采用的是氧化法濕法脫硫技術(shù)與氧化鐵干法脫硫技術(shù)串聯(lián)運行。

        (1) 濕法脫硫技術(shù)反應(yīng)原理

        ①在脫硫塔中濕潤的填料表面上進(jìn)行吸收反應(yīng):

        Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3(溶液的PH值保持在8.5-9.5);

        ②在脫硫塔循環(huán)槽的液相中,硫氫化物被五價釩迅速氧化為元素硫:

        2NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S;

        ③由于A、D、A的作用,四價釩迅速被氧化成五價釩,恢復(fù)了釩的氧化功能:

        Na2V4O9+2A、D、A(氧化態(tài))+2NaOH+H2O=4Na2VO3+2A、D、A(還原態(tài));

        ④往再生槽內(nèi)吹入空氣,空氣中的氧將還原態(tài)的A、D、A氧化成氧化態(tài)的A、D、A,又恢復(fù)了A、D、A的氧化性能:

        2A、D、A(還原態(tài))+O2=2A、D、A(氧化態(tài)+H2O);

        生成的NaOH與NaHCO3反應(yīng)生成了Na2CO3,使溶液恢復(fù)活性可以循環(huán)使用,由于煤氣中含有CO2、O2尚有下列副反應(yīng)生成:

        Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3;

        NaHS+O2=Na2S2O3+H2O;

        有一部分NaHCO3損耗于這些負(fù)反應(yīng),計算物料消耗時不應(yīng)忽略,在吸收H2S、CO2的過程中,生成的NaHCO3其溶解度比Na2CO3小的多,因此在選擇吸收劑濃度時應(yīng)保證在反應(yīng)過程中不能有NaHCO3析出的可能性。

        (2) 脫硫工藝應(yīng)用設(shè)備一覽表

        2.3濕法脫硫劑的配置

        在原始開車時,為防止由于生產(chǎn)事故造成大量跑液,增加物料的損耗,在配制新鮮溶液時一般采用較低的溶液組合,總堿度為0.3N,A、D、A含量為3.5g/l,偏釩酸鈉的含量2g/l,灑石酸鉀鈉的含量為2g/l。

        PDS初期制備,初投量為5-10ppm,溶液中加入PDS催化劑為500-1000g。如進(jìn)口H2S含量超過15g/l,相應(yīng)增加PDS催化劑。

        新鮮溶液的配制,可在脫硫地下池內(nèi),根據(jù)比例計算出各組與加入量一次加入,用蒸汽進(jìn)行攪拌較熱,待各種溶劑完全溶解后用泵打入循環(huán)槽內(nèi),這樣循環(huán)進(jìn)行直至將溶液循環(huán)系統(tǒng)管道設(shè)備充滿到所需量,再生槽和循環(huán)槽簡歷正常液位為止。

        2.4不正?,F(xiàn)象及處理發(fā)方法

        (1)再生效率低有哪些原因?怎樣處理?

        原因:(1)空氣量不足;(2)空氣分布不均;(3)再生槽溫度太低;(4)溶液中雜質(zhì)過多。處理:加大空氣量,調(diào)整再生槽溫度,清除溶液中雜質(zhì)。

        (2)脫硫效率降低:

        半水煤氣脫硫效率下降,會引起中變催化劑中毒,還會加劇飽和熱水塔的腐蝕,會造成脫硫二氧化碳系統(tǒng)溶液和精煉銅液的污染。因循環(huán)量太水噴頭的噴灑狀態(tài)不好,造成脫硫效率下降,特別是負(fù)荷變化較大的時候,必須及時調(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量。 因溶液組分過低的和各組分比例類失調(diào)引起脫硫效率下降時,及時補充溶液,調(diào)整組分。啟溶液蒸發(fā)器,把一部分溶液加熱濃縮,恢復(fù)溶液的正常濃度。因空氣鼓風(fēng)機故障,再生空氣量不中足使用再生情況惡化引起脫硫效率下降時,應(yīng)采取措施,使再生槽保持足夠空氣量。

        (3)溶液循環(huán)理突然降低

        由于循環(huán)槽液位太低,循環(huán)泵抽進(jìn)了空氣,引起溶液循環(huán)量突然降低時,應(yīng)立即關(guān)閉循環(huán)泵出口閥,將循環(huán)泵停下,同時往循環(huán)槽內(nèi)加入熱軟水,然后啟動循環(huán)泵恢復(fù)正常生產(chǎn),若循環(huán)槽底部沉積硫膏過多,應(yīng)對系統(tǒng)停車,使循環(huán)槽液位恢復(fù)正常使槽內(nèi)懸浮硫沉降后再開車,以免將硫膏漿送至脫硫塔引起硫膏堵。

        三、 結(jié)束語

        脫硫工藝方法的選擇與應(yīng)用在實際生產(chǎn)過程中還有許多需要注意到的地方,脫硫方法的選擇要根實際工藝生產(chǎn)要求以及煤氣中硫化的含量高低進(jìn)行選擇。特別是濕法脫硫技術(shù)對生產(chǎn)操作要求較高,例如脫硫劑的配置、脫硫液的PH值以及脫硫液的溫度等等對脫硫效率的影響較大,這就要求我們在實際運行過程中細(xì)心研究能夠影響脫硫效率的各個技術(shù)環(huán)節(jié),最總達(dá)到脫硫效率最大化從而減少煙氣中SO2的排放量,減少環(huán)境污染。

        參考文獻(xiàn):

        1、 《中美鋁業(yè)有限公司煤氣車間脫硫系統(tǒng)操作規(guī)程》;

        2、 《濟南黃臺煤氣發(fā)生爐知識問答》。

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