但實(shí)際反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜,主、副反應(yīng)交叉進(jìn)行,氧化還原過程受多種因素影響。
工藝流程設(shè)置是否合理對于溶液組份及脫硫運(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)時煤氣中粉塵、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)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,減少雜質(zhì)對脫硫溶液的影響。
(2)在進(jìn)脫硫塔前增加噴淋塔,便于調(diào)節(jié)煤氣溫度和進(jìn)一步洗滌煤氣,特別是夏季氣溫較高時,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,盡可能減少對脫硫液進(jìn)行加熱升溫。
1.1 常壓脫硫
常壓脫硫系統(tǒng)的設(shè)計要重視系統(tǒng)阻力的控制。受經(jīng)濟(jì)形勢的影響,越來越多的企業(yè)開始選用高硫煤來降低生產(chǎn)成本,這使得煤氣中的硫化氫含量大幅度升高,對脫硫系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求。
對于較高硫化氫含量的脫硫系統(tǒng),目前采用傳統(tǒng)填料塔的單塔或是多級流程,會產(chǎn)生很多問題:
(1)受脫硫效率的限制,單塔流程的脫硫精度很難達(dá)到要求;
(2)在較高硫化氫環(huán)境下操作,填料塔的阻力上升很快,易發(fā)生堵塔;
(3)在多級系統(tǒng)中,兩個或以上填料塔的阻力會使得系統(tǒng)的阻力超出期望值,對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的動力消耗產(chǎn)生較大影響;
(4)為減輕堵塔,填料塔的循環(huán)量不能太低;為防止發(fā)生液泛,填料塔的循環(huán)量又不能太高。這就使得單純采用填料塔的脫硫系統(tǒng)很難隨煤氣中硫化氫含量的變化而靈活調(diào)整。
根據(jù)多年的工程設(shè)計和現(xiàn)場操作經(jīng)驗,建議采用噴淋空塔與填料塔相結(jié)合的流程。這種流程可以很好的滿足高硫化氫環(huán)境。空塔噴淋技術(shù)在常壓(或微負(fù)壓)脫硫上運(yùn)用具有科學(xué)性和實(shí)用性。近幾年來,許多工業(yè)化的生產(chǎn)實(shí)踐也充分證明了這種技術(shù)的可能性和可靠性。
對于空塔噴淋技術(shù)大家并不陌生,很早以前就被運(yùn)用到脫硫上來,只是由于受到當(dāng)時技術(shù)的局限性(指噴頭的霧化技術(shù)以及設(shè)計安裝的合理性沒能達(dá)到預(yù)期的效果),才使這個技術(shù)沒有被推廣開來。就常脫工藝的特殊性看,與其它空塔技術(shù)(旋流板、噴射塔、湍球塔)相比,噴淋技術(shù)是有發(fā)展空間和發(fā)展前途的技術(shù)。特別在脫高硫上(如焦?fàn)t氣、天然氣)更加顯示該技術(shù)的優(yōu)越性。
經(jīng)過多年的努力,長春東獅公司研制開發(fā)適應(yīng)于脫硫應(yīng)用的高效霧化噴頭,而且設(shè)計了一整套靈活巧妙的噴頭布置形式,大大提高了脫硫效率,這也為傳統(tǒng)的依靠填料為傳質(zhì)介質(zhì)的脫硫反應(yīng)向無填料氣液直接接觸的轉(zhuǎn)化提供了技術(shù)保證,通過我們眾多的工業(yè)化生產(chǎn)事例看,空噴技術(shù)在常壓脫硫工藝的應(yīng)用意義十分重大,因為它主要解決了如下諸多問題:
(1)當(dāng)使用高硫煤制氣時,單獨(dú)使用噴淋空塔或與填料塔相結(jié)合可從根本上避免或者在很大程度上減少堵塔問題。
(2)解決系統(tǒng)阻力大的問題,反應(yīng)段接近零阻力。
(3)提高脫硫液的硫容,降低溶液循環(huán)量。
(4)解決設(shè)備龐大問題。
(5)降低一次性投資(與填料塔相比,同等條件下要減少30-50%)。
(6)有效的降低了氣體輸送設(shè)備的動力消耗。
(7)調(diào)節(jié)靈活,易于操作。
1.2 加壓脫硫
(1)對于加壓脫硫的設(shè)計,有的企業(yè)為了節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用,將加壓脫硫與常壓脫硫共用一套脫硫液再生系統(tǒng)。在運(yùn)行過程中由于兩個系統(tǒng)的氣體成份、運(yùn)行壓力不同而相互影響,導(dǎo)致常壓脫硫再生困難,整個系統(tǒng)運(yùn)行不正常。所以在脫硫系統(tǒng)的設(shè)計中,加壓脫硫與常壓脫硫的再生系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立運(yùn)行。
(2)在加壓條件下,煤氣中的CO2對脫硫液再生質(zhì)量和硫泡沫的浮選情況的影響加大。加壓系統(tǒng)的設(shè)計中應(yīng)重視閃蒸效果,特殊情況下可考慮增設(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)中足夠的停留時間,便于形成豐富的硫泡沫層。
2 設(shè)備設(shè)計
設(shè)備設(shè)計對系統(tǒng)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,對濕法脫硫而言,設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計影響著脫硫溶液質(zhì)量的好壞及硫泡沫的生成,直接關(guān)系到系統(tǒng)是否能長期穩(wěn)定運(yùn)行。
2.1 脫硫塔
脫硫塔是脫硫系統(tǒng)的主要設(shè)備,脫硫塔是氣液接觸吸收氣相中H2S及其它酸性氣體的載體。在脫硫塔中,吸收H2S是一個快速反應(yīng),瞬間完成,而再生的反應(yīng)速度相對較慢。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)時間,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。散裝填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、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)。
高硫煤的應(yīng)用以及后工序產(chǎn)品多樣化的調(diào)整,企業(yè)對脫硫要求越來越嚴(yán)格。而填料脫硫塔所帶來的弊病也越來越突出,不僅塔越做越大,循環(huán)量越來越高,就連凈化度也越來越不能滿足生產(chǎn)需要(主要是由于塔徑越大,氣液分布越難造成的)。更讓企業(yè)頭疼的是,填料塔堵塔的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,有的已經(jīng)嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此對于脫硫塔內(nèi)件及填料的改造已迫在眉睫。