現(xiàn)在國內(nèi)化肥及焦化廠脫硫大部分采用的是濕式氧化法。該脫硫方法主要由兩部分構(gòu)成:一部分為吸收系統(tǒng),主要以脫硫塔為主以及其它配套設(shè)備;另一部分為再生系統(tǒng),主要以再生槽(或再生塔)為主以及其它配套設(shè)備。一般來說,吸收部分主要影響煤氣的脫硫效率,再生部分主要影響溶液中硫泡沫的生成及回收,但實際并不如此簡單,二者之間存在著互為依托的有機(jī)聯(lián)系。吸收不好會影響到硫泡沫的生成量及硫黃的回收率;同樣,再生不好會影響煤氣的脫硫效率。所以,在脫硫效率下降時,我們不僅要將眼光盯向吸收部分,查找原因,而且也要將眼光轉(zhuǎn)向再生部分,考慮問題。下面,將我在服務(wù)過程中遇到的氧化再生部分出現(xiàn)的問題影響脫硫效率的典例進(jìn)行分析,來與大家探討,以便在今后脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)問題時參考。
1 溶液在再生槽停留時間過長,影響溶液總堿度
濕式氧化再生設(shè)備現(xiàn)階段主要有兩種,一種為高塔再生,一種為低槽噴射再生。兩種再生設(shè)備構(gòu)造不同,工藝控制條件也有差異。再生塔因氣液為滯流,再生時間要求較長,一般為30分鐘以上。再生槽噴射喉管為湍流,再生時間要求較短,一般為12分鐘以上。再生停留時間短了,都清楚影響溶液的氧化程度及硫泡沫的浮選效果。但停留時間長了呢,一般不會引起人們的關(guān)注。在山西新絳化肥廠因再生槽停留時間過長而影響了生產(chǎn)。
山西新絳化肥廠生產(chǎn)能力為8萬噸/年合成氨。半水煤氣氣量約30000m3/h,入口H2S一般在2.5g/m3左右,出口H2S工藝控制在100~200mg/m3。脫硫塔為兩臺,串聯(lián)運行,規(guī)格為φ4000和φ44000。其中φ4000為空塔溶液噴淋,φ42000下部為空塔溶液噴淋,上部僅有600mm高φ76階梯環(huán)填料。采用噴射再生槽。槽內(nèi)設(shè)有檔板,檔板間距一米,檔板內(nèi)底部鋪有空氣管,空氣同高塔再生一樣,由外部輸入。今年3月15日脫硫系統(tǒng)檢修后開車,開車時因脫硫液中堿度比較高,總堿度達(dá)到18g/L,脫硫出口H2S幾乎檢測不到。因此,將平常開的兩臺脫硫溶液泵停了一臺,改為一臺溶液泵運行,溶液泵銘牌標(biāo)注流量為900m3/h,因溶液泵葉輪小,又無溶液計量表,故溶液循環(huán)量無法準(zhǔn)確計量。但可以肯定的是,脫硫溶液循環(huán)量減少了一半,溶液循環(huán)量減少后在補(bǔ)堿量每天1200公斤不變的情況下,脫硫液的總堿度逐天下降,10天后脫硫液總堿度降至10 g/L以下,半水煤氣出口H2S也控制不住,升至200mg/m3以上,無奈又開啟了兩臺脫硫溶液泵,恢復(fù)到平常的溶液循環(huán)量,脫硫液中的總堿度又逐步升高至13 g/L,基本維持了不再波動。該廠脫硫技術(shù)人員估計脫硫液在開一臺泵時,脫硫液在再生槽停留時間為50分鐘以上,甚至更長一些。由于溶液在再生槽停留時間較長,便產(chǎn)生了過度氧化情況,使脫硫液中副反應(yīng)速度增快,尤其是副鹽Na2SO4含量增長速度快,該廠脫硫液分析Na2S2O3含量140 g/L,Na2SO4含量已達(dá)82 g/L。由于副鹽的快速增長,消耗了大量的堿,使溶液的總堿度有了明顯下降,進(jìn)而影響到了脫硫效率。這是問題產(chǎn)生的根本原因。后來溶液循環(huán)量增加到正常時,總堿度也逐漸恢復(fù),生產(chǎn)隨之正常。
2再生槽噴射器入口壓力影響脫硫效率
再生槽噴射器主要由氣室、噴嘴、喉管、擴(kuò)散管、尾管組成。噴射器的制作質(zhì)量和現(xiàn)場安裝質(zhì)量都會影響到脫硫液的再生質(zhì)量,繼而影響到脫硫效率。噴射器的選擇就比較重要,一定要選擇有技術(shù)實力和信譽(yù)好的正規(guī)廠家,這樣才能保證再生系統(tǒng)的硬件不會出問題。例如山西同世達(dá)甲醇廠,就曾在這方面出過問題。
該廠再生槽設(shè)計安裝的是某公司生產(chǎn)的玻璃鋼噴射器,噴射器噴嘴φ32mm,喉管φ108mm,尾管φ219mm,但溶液入口管僅有φ65mm,操作溶液入口壓力控制在0.40~0.45MPa。但在運行過程中一直處于不正常狀態(tài),噴射器喉管經(jīng)常發(fā)生硫膏堵塞現(xiàn)象,頻繁至一星期就要拆卸疏通一次,因噴射器是玻璃鋼材質(zhì),疏通過程中經(jīng)常破碎,無奈之下更換了我公司生產(chǎn)的PSQ-32B噴射器,并采取了高位安裝。更換噴射器后,噴射器喉管硫膏堵塞現(xiàn)象很少發(fā)生,更換半年運行中也僅個別幾支噴射器疏通檢查過。更為明顯的是,更換噴射器后,再生槽硫泡沫生成量明顯增多,硫黃產(chǎn)量由更換前的每天20盒(每盒約25公斤)增至80盒。經(jīng)分析對比,我認(rèn)為主要原因有兩個,一個是我公司生產(chǎn)的PSQ噴射器質(zhì)量明顯優(yōu)于更換前的噴射器;二是更換前的噴射器溶液入口管直徑較小,造成噴射器溶液入口總管壓力表指示0.40~0.45MPa,實際噴射器噴嘴處壓力根本達(dá)不到,影響到噴射器抽吸空氣量,造成硫硫液再生不好。
更換噴射器前該廠生產(chǎn)負(fù)荷處于較低水平,生產(chǎn)水煤氣量為23000m3/h以下,入口硫2.3~2.5g/m3,脫硫塔兩臺串聯(lián)運行,規(guī)格φ4400,內(nèi)裝三段φ76階梯環(huán),每段高5m,各段之間有槽式液體分布器,所以脫硫效率根本不存在問題。更換噴射器后,生產(chǎn)水煤氣量逐漸增至33000m3/h,入口硫也增至3.2 g/m3左右,水煤氣出口硫化氫也大幅超標(biāo),達(dá)到200mg/m3以上。而工藝要求控制在50mg/m3以下。當(dāng)時認(rèn)為主要原因在脫硫的吸收系統(tǒng),因為在兩臺脫硫塔的A塔檢修過程中,因脫硫效率不存在問題,為了防堵,少裝了三分之一填料。另外,兩塔的溶液循環(huán)量因填料碎片堵塞脫硫液進(jìn)口噴頭,造成兩塔溶液循環(huán)總量由1000 m3/h減至700 m3/h,主觀認(rèn)為這是影響脫硫效率的主要原因。該廠為了增加產(chǎn)量,消除隱患,保證水煤氣出口硫化氫達(dá)標(biāo),停車進(jìn)行了檢修,將少裝的A塔填料恢復(fù)到以前的數(shù)量,溶液噴頭進(jìn)行了清理,溶液循環(huán)量檢修后由700 m3/h增至1050 m3/h,但水煤氣出口硫并未有明顯降低,這才將目光轉(zhuǎn)向了再生系統(tǒng)。當(dāng)時再生槽噴射器溶液的入口壓力0.45MPa,應(yīng)該說也達(dá)到了PSQ-32B噴射器入口壓力指標(biāo),噴射器入口管φ133,也不存在卡脖子現(xiàn)象,噴射器也不存在明顯的堵塞現(xiàn)象?此茮]有什么太大問題,但在調(diào)整過程中,將噴射器溶液入口壓力由0.45MPa增至0.55MPa后,情況有很大改觀,再生槽硫泡沫明顯增多,出口H2S也由200 mg/m3降至9 mg/m3。
從以上事例可以看出,脫硫再生系統(tǒng)不僅能影響硫泡沫的生成和浮選,而且也影響溶液再生的質(zhì)量,進(jìn)而影響到脫硫效率。一般來說,32#噴射器溶液入口壓力0.45~0.5MPa即可,但也要根據(jù)再生槽設(shè)備的規(guī)格和脫硫液的黏度來考慮。如我們?yōu)橥肋_(dá)甲醇廠提供的噴射器尾管直徑為φ159,而原來的是φ219。顯然,φ219尾管溶液出口壓力小于我們公司尾管配置。另外,φ219尾管的長度又比較高,達(dá)到10m左右,這樣更致使尾管出口的溶液壓力減小,影響到吸收空氣量。也就影響了溶液的再生質(zhì)量。同時也影響了硫泡沫的浮選。
脫硫溶液中的副鹽含量也是影響再生效果的一個主要因素,尤其是再生溶液壓力在臨界點時反應(yīng)更為靈敏。如同世達(dá)甲醇廠再生槽這種情況,稍一提溶液再生壓力就有效果。同世達(dá)甲醇廠在剛開車時(其它廠也有這種情況)并沒有感覺到再生槽溶液入口壓力0.45MPa有什么大的影響,但隨著水煤氣量的增加,入口硫的增高,脫硫液中副鹽的增長,導(dǎo)致脫硫液黏度增大,也就是脫硫液的比重增大,在相同的溶液壓力下達(dá)到的再生效果完全不同。所以,在調(diào)節(jié)脫硫效率時,不僅考慮吸收系統(tǒng),也要考慮再生系統(tǒng),考慮再生系統(tǒng)時要參考再生設(shè)備規(guī)格和溶液粘度的影響,做到綜合分析,有的放矢。