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濕法脫硫設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

隨著我國(guó)石油、天然氣資源的匱乏及國(guó)家相關(guān)政策的改變，近年來(lái)我國(guó)的煤化工迅猛發(fā)展。硫做為一種組分，不管其含量的高低，在煤的利用方面對(duì)各種催化劑都有毒害作用。濕式氧化法脫硫做為煤氣凈化的傳統(tǒng)工序，與低溫甲醇洗相比其投資、設(shè)備材質(zhì)的要求方面較低，而且能適應(yīng)各種濃度的無(wú)機(jī)硫的脫除。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，濕式氧化法還會(huì)存在。做為企業(yè)生產(chǎn)管理人員，個(gè)人認(rèn)為要想搞好一套濕法脫硫裝置，使?jié)穹摿蛳到y(tǒng)運(yùn)行正常，首先，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是前提，其次才是脫硫系統(tǒng)的管理。現(xiàn)就濕法脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面談?wù)剛€(gè)人看法。

　　1設(shè)備

　　設(shè)備設(shè)計(jì)是否完善對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，對(duì)濕法脫硫而言設(shè)備的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)影響著脫硫溶液質(zhì)量的好壞及硫泡沫的生成，直接關(guān)系到系統(tǒng)是否能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1.1脫硫塔

　　脫硫塔、脫硫漿液循環(huán)泵是脫硫系統(tǒng)的主要設(shè)備，脫硫塔的職責(zé)是氣液接觸吸收氣相中H2S及其它酸性氣體。在脫硫塔中吸收H2S是一個(gè)快速反應(yīng)，瞬間完成，而再生的反應(yīng)速度相對(duì)較小。提高脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行效率，穩(wěn)定運(yùn)行脫硫系統(tǒng)，一方面要求氣液有充分接觸面積和反應(yīng)時(shí)間，zui主要的是提高系統(tǒng)溶液的再生效率。

　　脫硫塔結(jié)構(gòu)型式較多，目前大多廠家以填料塔主，填料塔以散裝填料為多。散裝填料塔以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣液流通面積大、阻力小、操作彈性大和運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)優(yōu)于其他板式塔。近年來(lái)開(kāi)發(fā)了不少比表面積大、空隙率高、價(jià)廉物優(yōu)的填料，使填料塔發(fā)揮出更大優(yōu)勢(shì)。

　　一般脫硫塔填料為了更有利于脫硫液的分布，以三段裝填為好，每段5～6m，填料總高15～18m，段間設(shè)氣液再分布部件。填料以散裝聚丙烯φ50～76mm為主，下段填料宜選大規(guī)格以防堵塔。

　　提高填料塔吸收效率，關(guān)鍵是要求氣液分布均勻，充分接觸。入塔氣、脫硫液的分布、段間氣液再分配裝置、除沫器和防渦板等部件設(shè)計(jì)合理。

　　推薦實(shí)際氣速：u=0.5～0.9m/s

　　脫硫塔的噴淋密度大于35m3/(m2˙h)，液氣比大于15L/M3。噴淋密度過(guò)小，脫硫塔內(nèi)容易形成干區(qū)，造成脫硫效率低，直接危害是脫硫塔硫堵，實(shí)際生產(chǎn)中嚴(yán)禁脫硫循環(huán)液隨系統(tǒng)負(fù)荷的改變而調(diào)節(jié)，通常應(yīng)控制在zui大量。另一方面，脫硫塔填料底部目前許多企業(yè)采用駝峰支撐板，其通孔率雖大于100%，但由于在谷底部分不開(kāi)孔，容易造成硫沉積，特別是在使用高硫煤時(shí)，煤氣入塔進(jìn)口上方一米處，易造成硫堵。為了減少脫硫塔發(fā)生硫堵或鹽堵，散裝填料底部支撐設(shè)計(jì)時(shí)基本都不采用駝峰支撐板，改用普通格柵板，這一點(diǎn)在許多工廠的生產(chǎn)中都得到了印證。

　　1.2再生槽

　　再生槽作用是使用噴射器自吸空氣促使脫硫溶液氧化再生，對(duì)溶液的氣提釋放CO2及硫泡沫的浮選。上世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的脫硫液再生多以高塔再生為主，其占地小，可節(jié)省一臺(tái)貧液泵。但從操作方面，不利于脫硫液再生情況的觀察、調(diào)節(jié)。自90年代后期自吸空氣噴射再生槽已普遍使用。再生槽是脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備，自吸噴射器是再生槽的心臟，若設(shè)計(jì)加工和安裝精度達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)出現(xiàn)抽氣不力和倒液現(xiàn)象，影響再生效率的提高。常見(jiàn)再生槽液面不起硫沫或硫沫不起氣泡，浮選溢流差、溶液懸浮硫高。脫硫系統(tǒng)的再生好壞關(guān)鍵在于再生槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　為了更有利于硫泡沫的浮選，再生槽一般設(shè)置有2塊分布板，分布板的作用是將脫硫液中氣泡進(jìn)行重新分布，使之彌散成大量的小氣泡在上升過(guò)程中分布均勻并且能使欲浮選的硫顆粒附著在氣泡表面，一方面增大氣液接觸面積，另一方面穩(wěn)定再生槽脫硫液液面，以利硫泡沫的有效浮選。下層分布板一般距槽底2米，上層分布板距脫硫液面1～1.5米，分布板上孔徑通常設(shè)置為φ15～20mm，孔間距為20mm左右，且多以三角形排列設(shè)計(jì)。為了減少硫泡沫的沉積，減少單質(zhì)硫?qū)υ偕郾倔w的腐蝕，噴射器尾管距再生槽底部的距離為600～800mm。

　　再生槽的有效高度即溶液的實(shí)際深度應(yīng)根據(jù)噴射器入口脫硫液體壓力而定，若選用的富液泵揚(yáng)程高、槽徑大，可適當(dāng)增加再生槽的有效高度。為降低富液泵的動(dòng)力消耗，宜選用揚(yáng)程較小的為宜。噴射器入口液壓0.35～0.45MPa，再生槽有效深度5.0～5.5m即可。但須注意富液泵的揚(yáng)程一般比貧液泵的揚(yáng)程高，按0.6～0.7MPa選擇為宜。另外，進(jìn)入噴射器的富液通過(guò)高位槽均勻分布，對(duì)于多個(gè)噴射器的運(yùn)行更加平穩(wěn)。再生槽的實(shí)際吹風(fēng)強(qiáng)度亦要大于100m3/(m2˙h)，生產(chǎn)運(yùn)行效果較好。

　　溶液在再生槽中停留的時(shí)間，即再生槽有效容積是一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)參數(shù)。一般在再生槽中溶液停留時(shí)間按～15min為宜。

　　對(duì)于直徑大于8米的再生槽，為了便于浮選在再生槽表面的硫泡沫盡快溢流，減少硫泡沫的停留時(shí)間，除在再生槽周邊設(shè)置大于500mm的溢流槽外，中間還應(yīng)設(shè)置有十字型硫泡沫溢流槽。

　　1.3富液槽

　　富液槽是脫硫塔排出脫硫液的臨時(shí)貯存裝置，不是重要的設(shè)備卻起著重要的作用，在富液槽內(nèi)脫硫反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。脫硫液吸收H2S轉(zhuǎn)為HS-后直至析出單質(zhì)硫的反應(yīng)相當(dāng)部分是于富液槽中進(jìn)行的。析硫的反應(yīng)速度小，脫硫塔之后溶液于富液槽中有效停留時(shí)間應(yīng)大于6min。停留時(shí)間短，HS-來(lái)不及轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，進(jìn)入再生槽則被氧化為Na2S2O3和Na2SO4，增加了脫硫液中副鹽的含量。有的脫硫裝置為節(jié)省投資將富液槽去掉是非常錯(cuò)誤的。

　　富液槽的另一個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)為脫硫液在富液槽內(nèi)不能形成短路，即下進(jìn)下出，應(yīng)保證脫硫液真正在富液槽內(nèi)停留，否則富液槽形同虛設(shè)。

　　對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)的設(shè)備，為減少脫硫液對(duì)設(shè)備的腐蝕，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮選用20#鋼，盡可能不用Q235普通碳鋼。

　　2工藝系統(tǒng)

　　首先，濕法脫硫從其運(yùn)行壓力來(lái)分有常壓脫硫和加壓脫硫，俗稱半脫和變脫。不管濕法脫硫有壓力多高，其工藝流程看似都非常簡(jiǎn)單，但實(shí)際反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜，主、副反應(yīng)交叉進(jìn)行，氧化還原過(guò)程受多種因素影響。工藝流程設(shè)置是否完善對(duì)于溶液組分及脫硫運(yùn)行、溶液再生等有很大的影響。關(guān)系著脫硫系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。

　　脫硫系統(tǒng)的主要任務(wù)：吸收、溶液再生、熔硫。所以脫硫系統(tǒng)從工藝的整體設(shè)計(jì)方面都需要充分考慮要完成這三方面所必須滿足的條件：(1)、進(jìn)、出粗脫硫系統(tǒng)時(shí)煤氣粉塵、焦油要少，煤氣得到凈化處理。目前較為常用的多為在濕法脫硫系統(tǒng)的進(jìn)出口增加靜電除塵器，將煤氣中的灰塵、焦油類物質(zhì)進(jìn)行捕集凈化煤氣，減少雜質(zhì)對(duì)加壓風(fēng)機(jī)、脫硫溶液系統(tǒng)的影響。(2)、在進(jìn)脫硫塔前增加噴淋塔，便于調(diào)節(jié)煤氣溫度，特別是夏季氣溫較高時(shí)，便于脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;為了凈化脫硫后的煤氣，減少對(duì)后序設(shè)備特別是壓縮機(jī)的影響，在脫硫塔后增加二次噴淋塔。(3)、為了穩(wěn)定脫硫液成份，減少副鹽含量，將硫泡沫進(jìn)行先機(jī)械分離后間歇熔硫，盡可能減少對(duì)脫硫液進(jìn)行加熱升溫。

　　對(duì)于變脫的設(shè)計(jì)，許多廠家為了節(jié)省設(shè)備，將變脫與半脫的溶液系統(tǒng)及再生系統(tǒng)運(yùn)用同一設(shè)備，在運(yùn)行過(guò)程中由于兩個(gè)系統(tǒng)的氣體成份、運(yùn)行壓力不同而相互影響，結(jié)果導(dǎo)致半脫再生困難，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不正常。所以在脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，半脫與變脫的溶液系統(tǒng)與再生系統(tǒng)必須各自獨(dú)立運(yùn)行。

　　另外，在目前大多數(shù)廠家中的變脫系統(tǒng)都是變脫后脫硫液靠自身壓力直接進(jìn)入噴射器，這種設(shè)計(jì)在運(yùn)行上不會(huì)出現(xiàn)大問(wèn)題，但脫硫液質(zhì)量及硫泡沫生成不是很好。變脫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮增設(shè)富液槽，將脫硫液降至常壓后，再用泵輸送至再生槽，在富液槽中一方面釋放大量的CO2氣體，另一方面，保證脫硫液在系統(tǒng)中足夠的停留時(shí)間，便于形成豐富的硫泡沫層。

　　水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：由于脫硫液在系統(tǒng)中不斷循環(huán)，與煤氣充分接觸，水中的離子對(duì)系統(tǒng)的影響不可忽略，特別是系統(tǒng)的補(bǔ)充水，包括二次噴淋水、化堿用的水、脫硫催化劑活化時(shí)用水及熔硫系統(tǒng)的沖洗水，必須是軟水，防止硬水中的鈣、鎂離子與硫酸根反應(yīng)生成沉淀造成系統(tǒng)鹽堵或其它部位堵塞。在脫硫泵的選型時(shí)必須注意，泵填料要選擇無(wú)冷卻水的機(jī)械密封，否則機(jī)械密封的冷卻水漏入脫硫液系統(tǒng)很不容易發(fā)現(xiàn)。

　　3硫泡沫處理系統(tǒng)

　　過(guò)去，人們常習(xí)慣于連續(xù)熔硫，熔硫廢液簡(jiǎn)單處理后重新返回系統(tǒng)，結(jié)果造成脫硫液中副鹽升高，部分外排置換;熔硫后廢液簡(jiǎn)單處理返回系統(tǒng)后，造成再生槽經(jīng)常出現(xiàn)皂泡，影響硫泡沫的溢出。隨著環(huán)保的重視及成本概念提出，現(xiàn)在多數(shù)新上裝置都將硫泡沫處理系統(tǒng)改為先機(jī)械過(guò)濾再間歇熔硫。硫泡沫先經(jīng)過(guò)濾將硫膏水分含量降至40%以下熔硫，減少熔硫負(fù)荷，排出的殘液大大減少。盡可能減少熔硫廢液對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響。

　　另外，在硫泡沫處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)注意，硫泡沫槽在運(yùn)行中必須有攪拌裝置，否則，正常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中造成硫泡沫與脫硫液在泡沫槽中分層，導(dǎo)致硫泡沫處理系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。根據(jù)硫泡沫及脫硫液的粘度，攪拌裝置通常轉(zhuǎn)速選擇為15～20轉(zhuǎn)/分鐘。

　　濕法脫硫的運(yùn)行管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要保證脫硫系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，硬件設(shè)施完善后，才能談到系統(tǒng)管理。