巴黎圣日耳曼官方合作伙伴【技术】湿式氧化法
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  液相催化氧化法脱硫技术是一种历史悠久,发展迅速的气体净化方法。虽说该方法工作硫容较低,但工艺流程简单,操作弹性大,处理硫负荷能力强,具有连续运行的特点,较为节能环保。而且随着一些新型催化剂的研究、开发、应用,净化度越来越高,使用范围日益扩大。因此也推动了脱硫技术的创新进步。

  脱除气体中的硫化氢和有机硫化物是气体净化工艺中的一部分,是合成氨工艺过程的重要环节。脱硫效率的高低,对节能降耗,安全稳定生产,降低化肥运行成本起着至关重要的作用。虽说各厂脱硫工艺流程都大同小异,但设备配置则几乎一个厂一个样。许多扩改后形成生产规模的“小氮肥”,尽管年产合成氨达到十几万乃至几十万吨,但脱硫设备只是简单的放大、扩展,均不同程度的存在工艺布局不合理,设备不配套,结构不规范,甚至重要设备,工艺环节缺失等现象。致使有些工艺条件无法调控到位,造成生产不稳定,副盐高、消耗高,腐蚀严重等问题。然而有些厂明知设备生产能力有限,硬件不硬。却寄希望于频繁更换催化剂来解决所有难题或以高消耗去换取高效率,应付生产。这些治标不治本,其结果便可想而知。因此要全面审视,以科学发展观来认真对待。除从严格操作管理,选用优质催化剂外,还应该在工艺设备配置上进行结构调整,优化整合。巴黎圣日耳曼官方合作伙伴通过多年从事技术服务工作,对脱硫技术的感悟,结合一些运行稳定,安全经济的厂家的经验,对湿法粗脱工艺设备的选择及操作管理的优化作一些探讨交流。

  目前化肥行业使用的催化剂大约有上十种,因使用不同的催化剂形成不同的方法。应根据不同类别选择适宜的工艺。从整体上看,脱硫分吸收、再生、回收三大环节。无论是气相流程,液相流程还是冷却水流程,都应该从系统工程角度出发,科学合理设计安排,方能达到预期效果。虽说各厂工艺流程各有千秋,但有些厂布局不合理,工艺不完整。如有的厂进脱硫塔前气体没有除尘、除焦、洗涤、降温设施或者是能力太小;象静电除焦器,有的厂脱硫塔后有塔前反而没有。对脱硫系统谈何保护!还有的厂半脱塔富液出口不设富液槽(或不设贫液槽);不少厂熔硫后残液根本不进行任何处理,便直接回系统。甚至少数厂不设回收熔硫岗位等等。所有这些工艺说明没有意识到这些设计对生产正常有序,高效稳定的必要性,及这些装置在生产中所起到的重要作用。

  总所周知,进入脱硫系统的气体成分复杂,含有不少杂质、赃物等,如不进行气体预净化处理,一些细小煤颗粒、灰尘、焦油、油污、杂质等,不但影响洗涤效果,而且这些机械性物质带进塔后很难出来,会堵塞填料,增加塔阻,所以必须把好这一关。在液相流程中,焦化厂脱硫溶液循环槽内部设计有升降温盘管或换热器,化肥厂大多都没有这种调节手段。如何调节,转移反应热,控制热量平衡,优化工艺操作呢?冷却水流程虽不是主流程,但作用非常大,尤其是水质与水量对生产的影响。另外,从生产实践中看,不设富液槽对副盐生成影响要更大些。因为富液槽内处于缺氧状态,停留时间长些能使富液中HS-继续转化,解析更完全,在再生槽内生成副盐几率会大大降低,同时也相对延长了再生时间。再者,回收熔硫不配套或不能正常运行,不但消耗高,而且还会严重地干扰再生。总而言之,要想脱硫生产达到高效低耗,长周期,安全经济运行,就一定要根据各厂自身的气源特点,设计理念,工艺要求,选择适合本厂脱硫的工艺流程和工艺指标,并能促进生产的良性发展。

  应用于湿法脱硫工艺系统设备主要有脱硫塔,再生氧化槽,富液槽,贫液槽,各种机泵及硫回收装置等。这些都是生产硬件,达到工艺要求的必备条件。因此必须要科学合理,配套完备。下面重点阐述脱硫塔,再生槽和泵的工艺作用及结构特点:

  (1)脱硫塔:用于脱硫的塔型很多,主要有填料塔、喷射塔、泡罩塔、旋流板塔和空塔喷淋等,各有利弊。化肥厂多采用散装填料塔,选择何种脱硫塔要根据生产实际情况来定。

  湿式氧化法脱硫工艺过程是用碱性脱硫溶液在脱硫塔内喷洒吸收气体中的H2S等酸性气体,中和反应生成相应的盐类。在溶液吸收H2S的同时,盐也在液相中解离生成HS- 。借助溶液中催化剂所释放的活性氧将HS-氧化成元素硫,从而完成了气体中脱除H2S的目的,并使脱硫溶液获得再生。脱硫过程中H2S的吸收与HS-的氧化在脱硫塔中几乎同时进行,既增大了吸收推动力,也清除了分子状态的H2S在脱硫液中富集,从而也形成了塔内三相并存的格局。故传质面积、喷淋密度、液气比、碱度、PH值、催化剂浓度、反应温度等都会影响吸收的选择性及析硫再生和气体净化度。

  脱硫塔设计应根据生产要求和硫负荷来定。塔径过大过小均不宜。太小,气速太快,反应不完全;太大,则达不到设备的最佳运行状态,效果不佳。其高度以满足填料高度12-15m(分三层装填)加上内件空间即可,当然必须留有一定余量。由于各层工艺状况不同,应有所变化,特别是为了确保净化度,上层应尽量选用比表面积大的填料,若用同型则应适当增加上层高度。此外,塔内件如液体分布器,气液分布器及各层再分布器和高塔防壁流圈等都必须配备齐全。气液分布器设计、制作、安装要全程监控并在使用前或大修后一定要进行通液实验,不得马虎。(提高传质效率关键是气液分布均匀)。对于散装填料塔而言,大多数厂家都是采用规格型号不同的聚丙烯塑料环。一般来说尺寸越小,比表面积越大,空隙率越小。从吸收效果看,选择填料比表面积大好,但从降低阻力防堵来说,其空隙率大好,巴黎圣日耳曼官方合作伙伴因此,选择填料要权衡利弊。此外,工艺选择若进塔气体中H2S含量超过3g/m3以上,靠单级脱硫很难实现高净化度。利用两级或多级脱硫为好。但选择上应考虑阻力产生的压力降。不必遵循一个模式,可先设置阻力小塔型进行一级脱硫,由于气体中H2S含量高,吸收推动力大可提高反应速度(一般要求脱硫率大于85%)然后设置散装填料塔并调整脱硫溶液组分以达到高净化度(优化组合优势互补)。值得注意的是有的厂家应对脱高硫也设置了两个塔,但共用一个再生槽,溶液有效组分无变化,其效果当然达不到满意。严格地讲仍是单级脱硫,只不过走串联流程而已。另外,各层散装填料必须用格栅板压牢固定,防止吹翻。

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