PDS湿法脱硫的影响因素

2020-02-16 18:50:36何秀风
山西化工 2020年1期
关键词:空气量副反应湿法

何秀风

(上海电气集团国控环球工程有限公司,山西 太原 030024)

1 PDS湿法脱硫简介

PDS湿法脱硫是指以酞氰钴磺酸盐系化合物为催化剂的湿法脱硫工艺,因其硫容高,反应速率快,脱硫效率高,而广泛被采用。

在焦炉煤气脱硫中,因硫杂质在整个煤气净化过程中被脱除的顺序不同,又分为前脱硫和后脱硫两种,其中前脱硫是以焦炉煤气中的氨为碱源,后脱硫需要外加Na2CO3作为碱源。

2 PDS脱硫的影响因素

2.1 脱硫液中的碱含量

PDS脱硫属于酸碱中和反应,脱硫液中的碱含量直接决定了反应可以进行的程度,而脱硫液中的碱含量也不能太高,太高容易造成副盐含量的增加,故一般要求脱硫液的碱度在0.4 N为宜。

2.2 反应温度

脱硫反应属放热反应,升高温度不利于脱硫反应的进行。另外,对于前脱硫工艺,当脱硫液温度较高时,会增大溶液表面上的氨气分压,使脱硫液中氨含量降低,脱硫效率随之下降。但脱硫液的温度太低,则生成的硫泡沫聚集难以排出再生槽,也不利于再生反应的进行。因此,在生产过程中前脱硫工艺宜将煤气温度控制在28 ℃~30 ℃,后脱硫工艺宜将煤气温度控制在30 ℃~35 ℃,脱硫液温度应控制要比煤气温度高3 ℃~5 ℃,这主要是使煤气中多余的水分被煤气带走,以保证系统的水平衡[1]。

2.3 煤气中的杂质含量

煤气中的焦油、萘等杂质会在催化剂表面形成保护层,从而降低催化剂的催化活性,影响脱硫液再生效果,最终影响脱硫效果,故一般要求进入脱硫塔的煤气中的煤焦油含量小于20 mg/m3,萘含量小于500 mg/m3[2]。

所谓限制煤气中油、萘的含量,其实应该限制脱硫液中油、萘等杂质的含量。杂质的存在,会影响硫泡沫的成泡,不生成硫泡沫,又会使油、萘等在溶液中积累,从而进一步影响硫泡沫的生成,形成恶性循环。因此,当再生槽中成泡不好时,应及时加入对苯二酚等有助于成泡的物质,使杂质随着生成的硫泡沫排入后序硫泡沫处理系统,而不会在溶液中积累造成更坏的影响。

2.4 脱硫液中的盐类积累量

在脱硫、再生反应过程中同时伴随着副反应的发生,副反应生成的盐类物质难以再生成反应物回到系统中,当副盐含量太高时,会影响反应平衡,从而要求脱硫液中的副盐含量在250 mg/L以下为宜[3]。

副盐的生成是不可避免的,从副反应产生的机理看,主要是由于溶液中的HS-离子与O2接触而发生的不完全氧化形成的产物,以及原料气中HCN的存在而反应形成的产物,故在生产过程中可以通过控制系统温度、控制再生空气量等方式来适当降低副盐的生成速度。

2.5 再生空气量

再生空气有两大作用,一是为再生反应提供物质条件,二是浮选硫泡沫。再生空气量大时可以使再生反应的平衡向右移动,再生反应完全,同时也会使副反应产物增加,故再生空气量也不宜过大,但也不能仅提供再生反应需要的气量,硫泡沫无法浮选时也会造成再生、脱硫系统的恶化。一般情况下再生空气量取反应量的2倍~3倍。

2.6 反应时间

脱硫反应后,再生反应前,脱硫富液应留有10 min~20 min的反应时间,在这个反应过程中主要是使富液中的HS-继续催化氧化生成较稳定的硫物质。

3 PDS湿法脱硫设计优化

1) 塔堵是令生产企业头疼的一大问题,堵塔后使生产系统无法运行;且对塔进行清理又需要耗时、耗力、耗财。经大量了解生产企业堵塔时各填料层填料的堵塞状态发现:下层填料的堵塞情况更加严重。这主要是因为煤气中含有一定的氧,在脱硫塔中,脱硫液自上而下与煤气接触进行脱硫反应,当行至脱硫塔下段时,已吸收了煤气中的H2S的脱硫液与煤气中的O2即发生了再生反应,生成的硫附着于填料层表面,形成结晶点,日积月累即造成堵塔事故的发生。

针对这种现象,在脱硫初期,可以采用不存在使硫可以附着的脱硫塔设备,如空塔,这样即可减少堵塔事故的发生。

2) 在脱硫初期,硫含量高时,需要脱除的硫的总量高,而净化率不高,脱硫反应的进程主要和硫容有关,而在精脱硫阶段,硫含量低时,需要脱除的总硫含量不高,但净化率却较大,此时反应进程就主要是和传质面积相关。

该理论也支持在反应初期时可以采用空塔,大循环量脱硫,在反应后期时,则从节能角度考虑则可以减小循环量,但需要提供足够的气液接触面积。

3) 硫泡沫处理系统采用板框过滤机、离心机等为宜。采用连续熔硫时,硫泡沫液中的水会全部被加热,这样清液直接返回系统,会造成系统温度升高,尤其是高硫煤气脱硫时,这方面的影响更甚;清液经降温后返回系统,从节能的角度考虑不甚合理。故采用板框过滤机或离心机,减少需要加热的物质数量,对硫泡沫进行处理效果较好。

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