濕法氧化法脫硫從其反應機理來看，似乎比較簡單，但從東獅脫硫技術(shù)協(xié)作網(wǎng)收集的信息來看，濕式氧化法脫硫在生產(chǎn)運用中暴露出來的問題卻很多，而且還相當嚴重。比如脫硫效率低、堵塔、再生槽單質(zhì)硫浮選差、副鹽高、化工物料消耗高及熔硫殘液量大，回收難等等。這些問題不僅制約了企業(yè)的正常生產(chǎn)，而且影響了環(huán)保，究其產(chǎn)生問題的原因，不外乎脫硫工藝上和設備上的問題。現(xiàn)就濕式氧化法脫硫工藝的優(yōu)化組合上談一下個人的看法，希望對濕法脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有所裨益。
1、根據(jù)企業(yè)自身工藝狀況，確定適宜的工藝流程。
(1)脫硫系統(tǒng)各設備及其工藝管線配置要合理，設備與設備之間的距離不宜過大，以減少系統(tǒng)阻力。
(2)氣體進入系統(tǒng)前需作除焦、除塵、降溫等預凈化處理。煤焦油呈霧狀同溶液中的HSˉ連在一起，使單質(zhì)硫浮選困難，當煤焦油在系統(tǒng)中積累達到一定濃度時會將吸收劑和催化劑包裹起來，無法參與化學反應;粉煤灰等機械雜質(zhì)增多，隨氣體帶入塔內(nèi)，易形成堵塔;入塔氣體溫度過高(超過50℃)，勢必降低H2S氣體和O2在堿液中的溶解度，使氣體凈化度降低，同時影響了催化劑的吸O2活化，造成催化劑用量增多。另一方面入塔氣體溫度過高，形成脫硫液溫度偏高，有利于產(chǎn)生副鹽，而不利于單質(zhì)硫的浮選。
(3)若系統(tǒng)是多塔運行，則應設計為可并可串。當負荷較輕時，串聯(lián)運行可保證塔出口硫化氫盡量低;當負荷較大時，并聯(lián)運行可使塔氣速降低，液氣比增大，吸收效果好，不易堵塔。
(4)半脫需設置不脫硫氣付線。對于變換采用全低變流程的企業(yè)，低變鈷鉬系觸媒要求變換進口氣體中的H2S控制在100—200mg/m3，過低則易造成低變觸媒“反硫化”。若系統(tǒng)大幅減量生產(chǎn)，半脫由于負荷較輕致使出口H2S下降過多，因此，從保護低變觸媒角度來考慮，可在半脫設置不脫硫氣付線來調(diào)控。
(5)設置熔硫回收裝置。硫回收的作用是把氧化再生槽浮選出來的硫泡沫中的硫磺分離出來，作為副產(chǎn)品出售，可降低脫硫工藝物料消耗，同時有利于環(huán)保。有些企業(yè)未設熔硫回收，只是把硫泡沫在池子里簡單澄清后，溶液返回系統(tǒng)，而把硫膏拉出去倒掉，既是一種資源浪費，又不利于環(huán)保。
(6)對于操作壓力在0.8MPa以上的變脫，應設置CO2閃蒸槽。變換氣CO2含量比半水煤氣要高得多，氣體中的CO2同Na2CO3起反應生成的NaHCO3量較多，使工藝物料消耗上升。當溫度下降時，將析出NaHCO3結(jié)晶與硫顆粒一起粘附在填料上，時間一長，極易產(chǎn)生堵塔。設置CO2閃蒸槽一方面，可使大部分CO2氣體釋放出來，另一方面，可增加溶液再生停留時間，提高溶液再生效率。
2、脫硫系統(tǒng)關(guān)鍵設備在設計、制作、安裝上要慎之又慎
(1)脫硫塔
脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的主要設備，其直徑和高度不能只根據(jù)氣速和氣量簡單的確定，操作氣速的確定是以通用關(guān)聯(lián)圖先計算出泛點速度，操作氣速一般取泛點速度的20—30%，然后根據(jù)操作狀態(tài)下每小時氣體處理量就可算出塔徑。至于塔高度的計算，就填料塔而言，首先要將所需填料總高度計算出來，所算填料總高度，要根據(jù)塔吸收過程的傳質(zhì)系數(shù)，平均推力，傳質(zhì)所需總面積，所選填料的比表面積等四個要素來確定。填料塔主要工藝參數(shù)為：
操作氣速：0.5—0.9m/s(常壓)，0.08—0.2m/s(加壓)
液氣比：常壓≥12L/m3，加壓≥5L/m3
塔內(nèi)噴淋密度：35—50m3/m2˙h
填料一般以三段裝填為好，每段填料高度5—6m，填料總高15—18m，段間設氣液再分布器，填料以散裝聚丙烯Φ50—Φ70mm為主，下段宜裝大規(guī)格填料以防堵塔。
脫硫塔的脫硫效率，關(guān)鍵要求氣液分布均勻，入塔氣液分布器、段間再分布器、除沫器和防渦板等部件設計要合理，部件的加工及安裝，其精度、水平及垂直度都有較高要求。
對于變換氣脫硫，由于變換氣中CO2含量比半水煤氣要高得多(在26%左右)，CO2對吸收和再生等干擾較大，且變換壓力較高?，F(xiàn)行的變換氣脫硫工藝，大多套用半脫的設計，沒有從根本上解決氣體中CO2對變脫系統(tǒng)運行產(chǎn)生的干擾。從東獅脫硫技術(shù)協(xié)作網(wǎng)所收集的資料來看，變脫比半脫堵塔幾率要高，變脫壓力等級越高，堵塔機率就越大。僅每次停車扒塔清洗填料，就使企業(yè)蒙受巨大經(jīng)濟損失，雖然許多企業(yè)在工藝和設備上都做了大量技術(shù)改造，也取得了一定效果，但都未能從根本上解決塔堵問題?；诖?，長春東獅科貿(mào)實業(yè)有限公司氣體凈化技術(shù)研究中心的技術(shù)人員根據(jù)多年的脫硫技術(shù)經(jīng)驗，經(jīng)過多次試驗，終于推出了QYD型氣液傳質(zhì)裝置。該裝置充分利用了脫硫反應機理，采用氣液直接接觸，并依據(jù)H2S含量高低，設置特殊的氣液傳質(zhì)裝置，使氣液之間為動態(tài)接觸，湍動傳質(zhì)，這不僅大大提高了氣體凈化度，也徹底解決了塔堵問題。該內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡單，操作彈性大，特別適用舊塔改造，經(jīng)改造后，單塔生產(chǎn)能力將高30-50%，循環(huán)量可降低30%左右，節(jié)電效果明顯。若用于新塔設計，投資費用可節(jié)省1/2-1/3。該裝置于去年11月份開始在山東寧陽飛達化工應用后，其生產(chǎn)副總張總和合成氨分廠候廠長共同寫出了應用情況總結(jié)報告，其中提到“QYD型氣液傳質(zhì)內(nèi)件與傳統(tǒng)填料塔對比，有以下優(yōu)點：大大提高了氣體凈化度;而且以此傳質(zhì)裝置取代填料，徹底解決了脫硫塔填料堵塞問題，杜絕了檢修扒塔等系列工作，節(jié)約了人力物力;該內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，易操作，操作彈性大，塔阻力小，投資小，見效快，節(jié)能顯著。而且該內(nèi)件特別適應于舊塔改造，改造后單塔生產(chǎn)能力得到大幅度提高。用于新塔設計，投資費用將節(jié)省1/3-1/2。因此，QYD型氣液傳質(zhì)脫硫塔內(nèi)件有很好的使用價值和推廣價值。”
(2)氧化再生槽
氧化再生槽是脫硫系統(tǒng)關(guān)鍵設備之一，它不僅承擔著溶液及催化劑的氧化再生任務，還有氣提釋放溶液中部分CO2和硫泡沫的浮選及分離的作用。氧化再生槽在設計上首先要計算出槽的直徑、槽的有效高度、噴嘴的個數(shù)三個關(guān)鍵參數(shù)。在計算槽的直徑時，要涉及到吹風強度和噴射器的抽吸系數(shù)。計算再生槽的有效高度時，要涉及到溶液在再生槽內(nèi)停留時間。計算噴嘴個數(shù)時，要涉及到每個噴嘴每小時能噴射的溶液量。溶液在再生槽停留時間的計算，要涉及到再生槽的有效容積及溶液的循環(huán)量。理論上每脫1kgH2S，氧化再生需空氣量為1.57m3，而實際上卻是理論計算的10-15倍，因此，氧化再生槽在設計上首先要滿足其足夠的吸氣量，即吹風強度，一般半脫吹風強度在35-80m3/m2.h。溶液在再生槽停留時間一般以12-30分鐘為宜。再生槽內(nèi)應設置2-3層分布板，分布板孔徑不宜過大，一般8-16mm為宜。分布板的作用是，夾帶無數(shù)氣泡的脫硫液從尾管出來，便迅速形成無數(shù)氣泡群，氣泡在自身浮力作用下，向上漂浮，同時游離在溶液中的單質(zhì)硫便向氣泡周圍聚集，并粘附在氣泡表面，隨著氣泡向上浮動，經(jīng)2-3層分布板后，氣泡越聚越多，其粘附的單質(zhì)硫就越多。無分布板的再生槽氣泡大且易碎，帶出的單質(zhì)硫就相對較少。
自吸式噴射器是氧化再生槽的心臟，其作用是富液以一定壓力(0.35-0.45MPa)進入噴嘴形成高速射流，吸氣室產(chǎn)生負壓將空氣吸入混合管內(nèi)，空氣呈微氣泡擴散到液相中，氣液得到充分接觸，形成高速渦流狀態(tài)，反應極為迅速，再生效率在混合管可達80%。自吸式噴射器由噴嘴、吸氣室、收縮管、混合管、擴散管及尾管組成。噴射器在設計上要求溶液經(jīng)過噴嘴的流速要達到18-25m/s，混合管的長度是其管徑的20倍。噴射器制作要求精度較高，安裝要求噴嘴、吸氣室、收縮管及混合管中心軸線要一致，同心度要求≤1.0mm。其尾管出口距槽底的距離一般為500-600mm。噴射器的選型，一般溶液總量在300m3以下時可選噴嘴為24或26的噴射器，溶液的總量在300m3以上時，可選噴嘴為30的噴射器。噴射器在設計及安裝上比較專業(yè)，一般不要去盲目仿制，企業(yè)在選用自吸式噴射器時，建議找專業(yè)生產(chǎn)廠家來訂制。東獅牌PSC型噴射器是濕式氧化法脫硫氧化再生槽的理想配套產(chǎn)品，是長春東獅科貿(mào)實業(yè)有限公司結(jié)合多年實踐經(jīng)驗自行設計開發(fā)生產(chǎn)，其具有自吸空氣量大，氧化再生效率高，硫泡沫浮選好，耐沖刷，耐腐蝕等特點。尤其適合與888催化劑配套使用。近年來在石油、化肥、焦化、城市煤氣、天然氣等其它尾氣凈化行業(yè)都得到成功應用，并受到廣大用戶一致好評。
(3)硫回收
吸收、再生、硫回收是濕式氧化法脫硫中不可缺的三個過程。國內(nèi)的硫回收方法很多，有先進的網(wǎng)膜分離法、真空過濾熔硫法、不過濾熔硫法、連續(xù)熔硫法等。在現(xiàn)有硫回收工藝中，普遍采用連續(xù)熔硫法和間歇熔硫，而間歇熔硫逐漸被連續(xù)熔硫所取代。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，以及改燒高硫煤，使處理H2S的量大增，導致熔硫殘液量也越來越多，這不僅使殘液在冷卻、降溫、沉降過程中難度增加，而且導致殘液中大量副鹽被返回到系統(tǒng)中，造成脫硫效率下降，更重要的是脫硫液中副鹽結(jié)晶析出而堵塞設備、管道及填料。
對于硫泡沫的過濾，有用離心機的，有用真空轉(zhuǎn)鼓過濾的，有用壓濾機的，有用戈爾膜過濾的，還有用高分子精密過濾機的，但傳統(tǒng)過濾技術(shù)所帶來的問題很多，如需專人看管，更換濾布頻率高，工人勞動強度大，現(xiàn)場環(huán)境差，過濾后濾餅中殘液量仍很大，過濾后的脫硫液濁度仍很高等。針對這些狀況，MS型硫泡沫專用過濾機，從根本上填補了以往諸多過濾機的不足之處，是集納米無機膜技術(shù)、超聲波技術(shù)、自動化控制為一體的新型高效、節(jié)能、環(huán)保的固液分離設備，過濾后的脫硫液含硫極低(單質(zhì)硫去除率可達99.9%以上)，溶液清亮透徹(固形物總含量<50ppm)，可直接返回系統(tǒng)使用。
3、選擇脫硫催化劑至關(guān)重要
催化劑在很大程度上決定看濕式氧化法的脫硫效率、堿耗、溶液再生效率、單質(zhì)硫生成率、副鹽的生成率等一系列重要指標，因此，選擇一種高效催化劑就成為該工藝的核心。由于各種催化劑在原料配方及制造工藝均不一樣，其性能特點就相差較大。近幾年來，東獅牌888催化劑逐漸成為市場主流，越來越受到廣大用戶的好評。
888催化劑是以三核酞菁鈷金屬為主體的高分子有機化合物。其催化機理可分為四步：(1)在溶液中將溶解的O2吸附而活化(2)當遇到H2S等含硫化物時，將硫化物吸附和O2起反應形成多硫化合物，并析出單質(zhì)硫(3)多硫化物從活性大離子的微觀表面上解析離去(4)888大離子重新吸O2攜O2而獲得再生?？梢姡?88催化作用下生成的多硫化物使原沉積于填料上的積硫迅速參與HS-的化學反應，而被轉(zhuǎn)化成多硫化物，令積硫得以松懈，起到清洗塔的作用。888催化劑性能穩(wěn)定，在酸堿介質(zhì)中不分解，再生時浮選出的單質(zhì)硫顆粒大，易分離，溶液清亮，用量少(每脫1kgH2S僅在0.5-0.9g)，操作簡單，且還能脫除30%-50%的有機硫。
4、優(yōu)化工藝操作條件制定適宜的工藝指標
工藝管理工作的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)能否長周期穩(wěn)定運行，要不斷優(yōu)化操作條件，因地制宜，制定出切實可行的工藝指標。長春東獅氣體凈化技術(shù)研究中心，根據(jù)多年實踐經(jīng)驗，歸納出濕式氧化法脫硫系統(tǒng)主要工藝指標如下：
(1)半水煤氣脫硫
以氨水為吸收劑時，氨水濃度12-18tt;以純堿為吸收劑時，總堿度為16-32g/L
溶液pH值：8.2-8.6
溶液溫度：20-45℃(適宜范圍加NH3時為25-35℃，加Na2CO3時為35-40℃)
填料塔液氣比≥12L/M3
填料塔空間線速度0.5-0.9m/s
填料塔噴淋密度30-50m3/m2h
“888”濃度：5-30ppm(脫高硫時35ppm)
溶液在再生槽停留時間：12-20min
再生槽吹風強度40-80m3/m2h
(2)變換氣脫硫
溶液總堿度(以Na2CO3計)22-32g/L
溶液pH值：8.0-8.7
溶液溫度：35-42℃
填料塔液氣比≥5L/M3
填料塔空間線速度0.08-0.20m/s
填料塔噴淋密度35-50m3/m2h
“888”濃度：5-20ppm
溶液在再生槽停留時間：12-20min
再生槽吹風強度35-70m3/m2h
總之，脫硫過程是一個不斷完善，不斷優(yōu)化的過程，對于系統(tǒng)所發(fā)生的不正常現(xiàn)象，認真分析查找原因，對癥下藥，務必轉(zhuǎn)變觀念，大膽采用新工藝，新技術(shù)，才能徹底解決根本問題，從而使系統(tǒng)達到長周期穩(wěn)定運行。
