脱硫纯碱连续添加工艺优化

黄宇飞

（唐山佳华煤化工有限公司，河北唐山 063000）

PDS脱硫工艺以Na2CO3-NaHCO3缓冲液为吸收剂吸收H2S和稳定体系的pH，但由于存在副反应及吸收 CO2的现象，需要定期向脱硫液中补充Na2CO3，以维持体系pH的稳定。工艺上，补充Na2CO3的方式一般有间歇式和连续式。其中连续式补碱在补碱效果、降低副反应程度和成本控制上都有明显的优势，但现有的连续补碱工艺为保障纯碱溶解效果，需将纯碱全部溶解后再补充进系统，容易造成系统水平衡破坏；而采用加热溶碱时，形成的过饱和碱液通过泵快速加入系统的过程中，碱液包含纯碱颗粒和不溶解的杂质析出，导致补碱管道及计量仪表堵塞等情况，造成连续补碱工艺在运行过程中稳定性较差，进而影响系统脱硫效果。基于此，对现有的连续加碱工艺进行了设计优化，以提高连续加碱工艺的稳定性。

1 设计方案

现有连续补碱工艺如图1所示。

图1 现有连续补碱工艺示意图

原有工艺流程为：纯碱加入溶碱槽1中溶解，经过滤器2过滤杂质后，通过加药泵3输送，经过阀门5、流量计4和阀门6，调节阀门9以控制加药量。当流量计和调节阀存在故障时，开启阀门8，直接向系统加碱。但在实际生产中出现几个问题。

1）温碱液有大量纯碱结晶颗粒，在过滤器2富集结晶，容易造成堵塞影响加药，需要经常清理过滤器；

2）浮子流量计竖直安装的特性，造成了管道阻力大，经常出现堵塞；

3）原工艺采用泵直接输送的方式，为保证流量可控，远程调节阀9的阀体选型较小，也是造成管道堵塞的原因之一。由于堵塞时常出现，为保证系统稳定，需开启阀门8直接加碱，加碱量可控性较差，连续加碱系统极不稳定。

针对现有工艺系统的缺点，提出了新工艺进行改进。新工艺由纯碱溶解槽、加药泵、旋流分离槽、远传涡轮流量计、二次加药泵组成。其中旋流分离槽作为工艺设计的新增设备，如图2所示。

图2 旋流分离槽运行原理示意图

旋流分离槽利用的是旋流分离技术，当含有纯碱颗粒和不溶杂质的碱液通过泵，沿切线进入分离器，固体微粒同液流一起旋转，由于固体微粒与液流密度不同，旋动的不同密度的流体在螺旋旋动的过程中按照不同的轨道作螺旋运动，密度大于液体的固体微粒被离心力抛向壁面从旋流分离槽底部排出，分离固体微粒后的碱液旋流上升，从顶端排放口溢出进入槽上部，通过槽侧壁的出口排出。

新工艺流程示意图如图3所示。

2 工艺优化内容

在加药泵出口管道安装旋流分离槽，旋流分离槽安装于高处。在旋流分离槽出口配套安装二次加药泵，改装水平涡轮流量计及管道。所有设备及管道均按照标准制作安装蒸汽伴热管道。

纯碱加入到溶碱槽1中进行加热溶解，所形成的含固体颗粒、不溶杂质的过饱和碱液，直接通过加药泵2输送至高处的旋流分离器3，利用旋流分离技术，未溶解的纯碱及不溶杂质通过旋流分离槽常开的阀门4和阀门5排出。经分离后的碱液通过旋流分离槽上部的储液进入加药管道。排出的含有纯碱和不溶杂质的碱液通过旋流分离过滤器8，过滤后返回到溶碱槽继续溶解。

图3 新连续补碱工艺示意图

在补碱过程中，长期保持旋流分离槽底部排液，排液量通过阀门5进行控制，回流量的大小根据加碱量以及加药泵加药量匹配，确保旋流分离槽不溢流或抽空。当出现返流不畅的情况，可关闭阀门5，打开蒸汽吹扫阀门7，吹扫旋流分离槽底部；也可以关闭阀门，打开蒸汽吹扫阀门7，吹扫排液管道和过滤器，同时定期清理过滤器8中的杂质。当系统不需要补碱或者突发情况时，也可以全开阀门4和5，进行碱液的循环溶解，过滤碱液杂质，避免出现停加药泵导致泵内结晶的情况发生。

经过旋流分离槽后的碱液通过阀门13、阀门10、根据水平涡轮流量计9的显示补碱，调节阀门11，以达到控制加碱流量的作用（阀门11可采用电动阀门）；当脱硫系统需要调整碱度大量加碱时，自流效果将无法满足正常要求。可关闭流量表阀门组进口阀门13、14，打开二次加药泵进出口阀门16、17，启动二次加药泵15，同时调整加药泵3的流量，实现为系统大量补碱。

3 结语

该工艺以旋流分离技术为机理的旋流分离槽，将高温碱液中夹带的纯碱颗粒和不溶杂质进行分离，以减少碱液中的晶核成分，降低碱液在输送过程中的结晶析出和沉淀；同时采用水平涡轮流量计，降低加药系统阻力，实现加药量检测的稳定性。同时也针对系统波动等突发情况，增加了二次加药泵，实现系统正常运行和特殊操作的转变，保证连续补碱系统的可控性，极大提升了连续补碱工艺的稳定性，最终达到优化工艺的设计目标。