但實際反應機理較復雜,主、副反應交叉進行,氧化還原過程受多種因素影響。
工藝流程設置是否合理對于溶液組份及脫硫運行、溶液再生等有很大的影響。
關系著脫硫系統能否長期穩定連續運行。脫硫系統的主要任務:吸收、溶液再生、熔硫。所以脫硫系統從工藝的整體設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、出粗脫硫系統時煤氣中粉塵、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的進口增加靜電除塵器,將煤氣中的灰塵、焦油類物質進行捕集凈化,減少雜質對脫硫溶液的影響。
(2)在進脫硫塔前增加噴淋塔,便于調節煤氣溫度和進一步洗滌煤氣,特別是夏季氣溫較高時,便于脫硫系統的穩定運行;為了凈化脫硫后的煤氣,減少對后序設備特別是壓縮機的影響,在脫硫塔后增加二次噴淋塔。
(3)為了穩定脫硫液成份,減少副鹽含量,將硫泡沫進行先機械分離后間歇熔硫,盡可能減少對脫硫液進行加熱升溫。
1.1 常壓脫硫
常壓脫硫系統的設計要重視系統阻力的控制。受經濟形勢的影響,越來越多的企業開始選用高硫煤來降低生產成本,這使得煤氣中的硫化氫含量大幅度升高,對脫硫系統的設計提出了更高的要求。
對于較高硫化氫含量的脫硫系統,目前采用傳統填料塔的單塔或是多級流程,會產生很多問題:
(1)受脫硫效率的限制,單塔流程的脫硫精度很難達到要求;
(2)在較高硫化氫環境下操作,填料塔的阻力上升很快,易發生堵塔;
(3)在多級系統中,兩個或以上填料塔的阻力會使得系統的阻力超出期望值,對整個生產系統的動力消耗產生較大影響;
(4)為減輕堵塔,填料塔的循環量不能太低;為防止發生液泛,填料塔的循環量又不能太高。這就使得單純采用填料塔的脫硫系統很難隨煤氣中硫化氫含量的變化而靈活調整。
根據多年的工程設計和現場操作經驗,建議采用噴淋空塔與填料塔相結合的流程。這種流程可以很好的滿足高硫化氫環境??账娏芗夹g在常壓(或微負壓)脫硫上運用具有科學性和實用性。近幾年來,許多工業化的生產實踐也充分證明了這種技術的可能性和可靠性。
對于空塔噴淋技術大家并不陌生,很早以前就被運用到脫硫上來,只是由于受到當時技術的局限性(指噴頭的霧化技術以及設計安裝的合理性沒能達到預期的效果),才使這個技術沒有被推廣開來。就常脫工藝的特殊性看,與其它空塔技術(旋流板、噴射塔、湍球塔)相比,噴淋技術是有發展空間和發展前途的技術。特別在脫高硫上(如焦爐氣、天然氣)更加顯示該技術的優越性。
經過多年的努力,長春東獅公司研制開發適應于脫硫應用的高效霧化噴頭,而且設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,這也為傳統的依靠填料為傳質介質的脫硫反應向無填料氣液直接接觸的轉化提供了技術保證,通過我們眾多的工業化生產事例看,空噴技術在常壓脫硫工藝的應用意義十分重大,因為它主要解決了如下諸多問題:
(1)當使用高硫煤制氣時,單獨使用噴淋空塔或與填料塔相結合可從根本上避免或者在很大程度上減少堵塔問題。
(2)解決系統阻力大的問題,反應段接近零阻力。
(3)提高脫硫液的硫容,降低溶液循環量。
(4)解決設備龐大問題。
(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備的動力消耗。
(7)調節靈活,易于操作。
1.2 加壓脫硫
(1)對于加壓脫硫的設計,有的企業為了節省設備投資和運行費用,將加壓脫硫與常壓脫硫共用一套脫硫液再生系統。在運行過程中由于兩個系統的氣體成份、運行壓力不同而相互影響,導致常壓脫硫再生困難,整個系統運行不正常。所以在脫硫系統的設計中,加壓脫硫與常壓脫硫的再生系統應獨立運行。
(2)在加壓條件下,煤氣中的CO2對脫硫液再生質量和硫泡沫的浮選情況的影響加大。加壓系統的設計中應重視閃蒸效果,特殊情況下可考慮增設富液槽,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,保證脫硫液在系統中足夠的停留時間,便于形成豐富的硫泡沫層。
2 設備設計
設備設計對系統運行起著至關重要的作用,對濕法脫硫而言,設備結構設計影響著脫硫溶液質量的好壞及硫泡沫的生成,直接關系到系統是否能長期穩定運行。
2.1 脫硫塔
脫硫塔是脫硫系統的主要設備,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,瞬間完成,而再生的反應速度相對較慢。提高脫硫系統的運行效率,穩定運行脫硫系統,一方面要求氣液有充分接觸面積和反應時間,主要的是提高系統溶液的再生效率。
脫硫塔結構型式較多,目前大多廠家以填料塔主,填料塔以散裝填料為多。散裝填料塔具有結構簡單、氣液流通面積大、阻力小、操作彈性大和運行穩定等特點。
高硫煤的應用以及后工序產品多樣化的調整,企業對脫硫要求越來越嚴格。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,循環量越來越高,就連凈化度也越來越不能滿足生產需要(主要是由于塔徑越大,氣液分布越難造成的)。更讓企業頭疼的是,填料塔堵塔的現象越來越嚴重,有的已經嚴重影響了企業的正常生產。因此對于脫硫塔內件及填料的改造已迫在眉睫。