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湿式氧化法脱硫生产中常见的几个重要问题及分析

发布时间:2017-07-25

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前言

以固定床间歇造气生产合成氨醇的化肥企业,其生产环节中的脱硫工艺常采用湿式氧化法脱硫,并辅以干法脱硫作为精脱(如活性炭脱硫剂等),而其中的湿式氧化法脱硫多以栲胶脱硫为主,近几年也配入了一定量的钛菁钴脱硫剂。但是随着煤气中H2S浓度的不断提高(由原来的每立方煤气中几百毫克涨至几千毫克甚至更高),实际生产中也出现了许多问题,造成生产波动,现根据生产经验,列举关键性几点问题并予以原因分析:

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1 脱硫效率较低,不能保证出口H2S达标

该种情况较为常见,导致生产不能正常运行,甚至被动地减量生产,其主要原因应从以下几方面来考虑(假设脱硫系统的各个设备设计满足生产要求):

(1)先查一下脱硫液成分是否达到生产要求,如果成分较低,考虑把成分提到正常生产要求。这种情况经常出现在H2S突然涨高时,溶液成分较低而不能保证出口H2S达标,尤其是正常生产煤气中H2S较低,突然改烧高硫煤时容易发生此类情况。

(2) 还有关于脱硫液方面,虽然各项主要成分例如栲胶、钒、碱度等都合格,但还是脱硫率较低,这就要考虑溶液中悬浮硫等其它物质是不是太多了。例如硫泡沫长时间不能正常溢流出来,造成溶液中悬浮硫含量较多,这一点很重要。一些企业就出现过该种情况,经大量提取硫泡沫后,系统也就很快恢复正常,硫化氢达到了工艺要求。

(3) 脱硫塔自身内部出现了问题。前面已经假设塔器等设备正常,那就排除了塔负荷大、液体分布器分布不均匀等问题了,但是有一点不能排除,那就是塔内填料的类型及数量的问题,其实也就是填料的比表面积问题。在我所在的企业就曾出现过此种情况,当把格栅填料更换为散装填料时,脱硫率大大提高,其主要原因就是填料的表面积增大,气液接触时间长,脱硫效率高的缘故。

(4) 脱硫液的循环量是否发生了变化而影响到脱硫效率。例如泵打液量小了、或者是泵自身问题、或者是进出口管道堵塞、甚至是分布器(如管式分布器)堵塞等等,这些都是我们应该考虑的问题。因为在实际生产中以上的几种情况都曾发生过,设想一下,如果没有足够的溶液循环量,不仅脱硫效率得不到保证,而且塔堵也会随之而来。

2 脱硫液的碱度控制不住,下降的比较严重

该种情况在许多化工厂都出现过,它的发生也应从以下几方面来考虑。

(1)冬季时由于气温低,脱硫系统温度不能很好地控制,造成溶液温度降低,其中部分物料析出结晶造成碱度下降,这种情况首先要控制好溶液温度然后再调整碱度,相信会很快正常的。

(2)煤气中H2S浓度突然升高且持续一段时间也会造成溶液碱度的下降。也就是说平时控制的溶液成分偏低,不能满足高浓度H2S的工艺需求,当煤气中的硫化氢突然跑高,溶液中的氧化剂含量较低,造成部分HS-氧化成副盐,从而降低了碱度。这种情况适当补充碱量及其它物料即可。

(3)脱硫液中的氧化剂量过高也会造成碱度迅速下降,其原因是吸收的HS-被过度氧化成副盐而造成碱被消耗掉。此种情况极易被人们所忽视,而且尤其容易发生在钛菁钴脱硫剂置换其它脱硫剂的过程中,因为该类型脱硫剂氧化能力强且消耗低, 如果平时不注意分析溶液中钛菁钴脱硫剂含量,而是根据经验来添加,极易发生添加量过多而造成碱被消耗。

(4)脱硫液中的氧化剂含量过低也会造成碱度下降。其缘故是HS-未能被氧化剂充分氧化成单质硫而是在再生系统被空气氧化成副盐。当然,这方面也比较容易被发现而得到控制,只要调整好氧化剂含量即可很快恢复正常。当然近年来脱硫系统增加富液槽也是从这方面来考虑的,目的就是最大限度地保证HS-在进入再生槽以前被氧化成硫泡沫,而不至于在再生槽中被氧化为副盐而降低碱度。

(5)煤气中的H2S含量由于煤种原因突然降低很多,如果溶液成分还是平时的含量,这就会发生以上第3条所说的情况,长时间也会造成碱度下降。

3 硫泡沫不正常,虚泡、发泡现象时有发生

如果发生该种情况时必须注意脱硫液的各种成分的变化,因为它不仅会消耗掉部分碱,而且会因为溶液成分波动影响到生产的正常运行,造成该种情况出现的主要原因有以下几点:

(1)栲胶质量存在夹生现象,也就是熟化环节出现了问题。虽然现在生产用的多数是熟栲胶,但是针对以上发生的该种情况,建议制脱硫液时间长些,并配入适当空气进行氧化从而彻底破坏其胶性对系统的影响。

(2)煤焦油类物质的带入,也会出现上述情况。因为其中的部分有机物质在脱硫液这种碱性条件下容易发泡,故能够造成系统硫泡沫变虚。建议开好洗气装置和静电除焦油设施,同时避免设备检修时,油脂类物质带入脱硫系统。

(3)溶液成分与生产中的H2S含量比例严重失调,也会造成硫泡沫变虚。

(4)熔硫残液没有很好地被处理,即返入脱硫系统,也会造成上述情况的发生。因为熔硫过程中,副反应发生较多,其中也就难免生成了部分发泡类物质,建议对熔硫残液降温、冷析、沉淀后再入系统。当然如果把硫泡沫过滤或者压滤后再熔硫这样对脱硫系统会更好些。

(5)溶液被其它一些物质污染(如有些有机物质等),也会造成硫泡沫不正常,虚泡较多,针对此种情况,可认真查一下自身系统的工艺然后予以避免。

4 填料堵塞,塔阻力上升较快

化工企业如果没有预脱硫设施且脱硫塔为填料塔而且煤气中H2S浓度也较高(一般≥2g/Nm3)都出现过堵塔问题,尤其是北方的化肥企业。针对此种情况,许多厂家也都进行了相应的试验性的改造。

(1)用湍流塔代替填料塔,虽然比填料塔使用周期长些,但其正常生产时因塔径较小,所以阻力较填料塔要大的多,(刚运行时至少有40mmHg左右)且其使用的塑料球体填料寿命也较短。二者相比,皆有利弊。

(2)用格栅填料代替散装填料,虽然使用周期也许会长些,但格栅填料一旦堵塞后抢修很费力,相比之下还不如散装填料检修更方便些。

(3)用空塔喷淋串填料塔,现在很多化肥企业都采用这种复合塔型,当然从道理上来讲,也是可以讲通的,空塔脱硫率>50%,相对入填料塔的H2S 就低许多了,堵塔几率也就相对低些。

(4)也有些企业,据他们讲很少堵塔,但究其原因也不好说不清楚。例如云南的一些氮肥厂,H2S高达7 g/Nm3,但是塔阻比较稳定,分析其实际情况,只能说再生系统设备较大,严格管理的结果。 (但是强调一点再生系统不是越大越好)