兩段式煤氣發(fā)生爐脫硫方法探討

靳朝輝

[摘 要]大氣中的SO2與降水溶合形成酸雨，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境和危害人體健康，加大癌癥發(fā)病率，甚至影響人類(lèi)基因造成遺傳疾病。削減二氧化硫的排放量，控制大氣二氧化硫污染、保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量，是目前及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)我國(guó)環(huán)境保護(hù)的重要課題之一。由于公司使用的是煙煤制作煤氣供焙燒爐和熔鹽爐使用，為有效減少煙氣中SO2排放量，公司采用在煤氣出口處加裝脫硫裝置，使用濕法脫硫與干法脫硫裝置相結(jié)合的方法，脫除煤氣中H2S從而有效減少煙氣中SO2排放量。

[關(guān)鍵詞]濕法脫硫 干法脫硫 脫硫劑

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）09-0292-01

一、脫硫工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)介

使用脫硫液（貧液）吸收混合煤氣中的H2S氣體，使混合煤氣得到凈化，吸收H2S的脫硫液，經(jīng)氧化再生后循環(huán)使用，再生析出的硫泡沫經(jīng)熔硫釜進(jìn)行熔硫制成硫膏。

工藝流程簡(jiǎn)介：來(lái)自煤氣發(fā)生爐含硫煤氣，由脫硫塔下部進(jìn)入，經(jīng)與脫硫塔噴淋下來(lái)的脫硫液逆流接觸，吸收硫化氫使出塔煤氣中的硫化氫降到要求值，送到用氣點(diǎn)。吸收硫化氫的脫硫液，從脫硫塔底部流出后進(jìn)入再生槽，在槽內(nèi)進(jìn)行再生。再生后的貧液自流入貧液槽經(jīng)貧液泵送至脫硫塔循環(huán)使用。從再生槽中溢流出來(lái)的硫泡沫自流至硫泡沫槽，經(jīng)泡沫泵送到熔硫釜中進(jìn)行熔硫，硫膏從熔硫釜下端流出進(jìn)行回收。

二、脫硫方法及反應(yīng)原理

2.1 脫硫方法的選擇

目前，兩段式煤氣發(fā)生爐采用的脫硫方法主要是干法脫硫和濕法脫硫兩種。干法脫硫不僅具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，成熟可靠等優(yōu)點(diǎn)，不但能脫出煤氣中的H2S ，同時(shí)也能脫出煤氣中的氰化物和氮氧化物，硫凈化程度很高，但是處理量偏小。

濕法脫硫技術(shù)具有處理量大的優(yōu)點(diǎn)，但是濕法脫硫的投資較大，系統(tǒng)較復(fù)雜.濕法脫硫中以砷堿法、ADA、改良ADA和栲膠法頗具代表性，濕法脫硫?qū)に噮?shù)的要求比較高，平時(shí)需要有專(zhuān)門(mén)的人負(fù)責(zé)。如果對(duì)H2S含量要求很低的話(huà)，可以使用串聯(lián)法，就是濕法在前，干法在后串聯(lián)運(yùn)行。我公司根據(jù)實(shí)際工藝要求采用的就是串聯(lián)法運(yùn)行，因此脫硫方法的選擇要根據(jù)實(shí)際工藝要求和煤氣中硫化物的含量進(jìn)行優(yōu)化選擇。

2.2 脫硫方法原理及設(shè)備

干法脫硫技術(shù)應(yīng)用較早，最早應(yīng)用于煤氣的干法脫硫技術(shù)是以沼鐵礦為脫硫劑的氧化鐵脫硫技術(shù)，隨著煤氣脫硫活性炭的研究成功及其生產(chǎn)成本的相對(duì)降低，活性炭脫硫技術(shù)也開(kāi)始被應(yīng)用。干法脫硫最大問(wèn)題是脫硫劑（或吸附劑）再生困難，再生成本高。

濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。物理吸收法是采用有機(jī)溶劑作為吸收劑，加壓吸收H2S，再經(jīng)減壓將吸收的H2S釋放出來(lái)，吸收劑循環(huán)使用，該法以環(huán)丁礬法為代表?；瘜W(xué)吸收法是以弱堿性溶劑為吸收劑，吸收過(guò)程伴隨化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，吸收H2S后的吸收劑經(jīng)增溫、減壓后得以再生，熱砷堿法即屬化學(xué)吸附法；氧化法是以堿性溶液為吸收劑，并加入載氧體為催化劑，吸收H2S，并將其氧化成單質(zhì)硫，氧化法以改良ADA法、栲膠法、888法為代表。我公司采用的是氧化法濕法脫硫技術(shù)與氧化鐵干法脫硫技術(shù)串聯(lián)運(yùn)行。

（1） 濕法脫硫技術(shù)反應(yīng)原理

①在脫硫塔中濕潤(rùn)的填料表面上進(jìn)行吸收反應(yīng)：

Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3（溶液的PH值保持在8.5-9.5）；

②在脫硫塔循環(huán)槽的液相中，硫氫化物被五價(jià)釩迅速氧化為元素硫：

2NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S；

③由于A、D、A的作用，四價(jià)釩迅速被氧化成五價(jià)釩，恢復(fù)了釩的氧化功能：

Na2V4O9+2A、D、A（氧化態(tài)）+2NaOH+H2O=4Na2VO3+2A、D、A（還原態(tài)）；

④往再生槽內(nèi)吹入空氣，空氣中的氧將還原態(tài)的A、D、A氧化成氧化態(tài)的A、D、A，又恢復(fù)了A、D、A的氧化性能：

2A、D、A（還原態(tài)）+O2=2A、D、A（氧化態(tài)+H2O）；

生成的NaOH與NaHCO3反應(yīng)生成了Na2CO3，使溶液恢復(fù)活性可以循環(huán)使用，由于煤氣中含有CO2、O2尚有下列副反應(yīng)生成：

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；

NaHS+O2=Na2S2O3+H2O；

有一部分NaHCO3損耗于這些負(fù)反應(yīng)，計(jì)算物料消耗時(shí)不應(yīng)忽略，在吸收H2S、CO2的過(guò)程中，生成的NaHCO3其溶解度比Na2CO3小的多，因此在選擇吸收劑濃度時(shí)應(yīng)保證在反應(yīng)過(guò)程中不能有NaHCO3析出的可能性。

（2） 脫硫工藝應(yīng)用設(shè)備一覽表

2.3濕法脫硫劑的配置

在原始開(kāi)車(chē)時(shí)，為防止由于生產(chǎn)事故造成大量跑液，增加物料的損耗，在配制新鮮溶液時(shí)一般采用較低的溶液組合，總堿度為0.3N，A、D、A含量為3.5g/l，偏釩酸鈉的含量2g/l，灑石酸鉀鈉的含量為2g/l。

PDS初期制備，初投量為5-10ppm，溶液中加入PDS催化劑為500-1000g。如進(jìn)口H2S含量超過(guò)15g/l，相應(yīng)增加PDS催化劑。

新鮮溶液的配制，可在脫硫地下池內(nèi)，根據(jù)比例計(jì)算出各組與加入量一次加入，用蒸汽進(jìn)行攪拌較熱，待各種溶劑完全溶解后用泵打入循環(huán)槽內(nèi)，這樣循環(huán)進(jìn)行直至將溶液循環(huán)系統(tǒng)管道設(shè)備充滿(mǎn)到所需量，再生槽和循環(huán)槽簡(jiǎn)歷正常液位為止。

2.4不正?，F(xiàn)象及處理發(fā)方法

（1）再生效率低有哪些原因？怎樣處理？

原因：（1）空氣量不足；（2）空氣分布不均；（3）再生槽溫度太低；（4）溶液中雜質(zhì)過(guò)多。處理：加大空氣量，調(diào)整再生槽溫度，清除溶液中雜質(zhì)。

（2）脫硫效率降低：

半水煤氣脫硫效率下降，會(huì)引起中變催化劑中毒，還會(huì)加劇飽和熱水塔的腐蝕，會(huì)造成脫硫二氧化碳系統(tǒng)溶液和精煉銅液的污染。因循環(huán)量太水噴頭的噴灑狀態(tài)不好，造成脫硫效率下降，特別是負(fù)荷變化較大的時(shí)候，必須及時(shí)調(diào)節(jié)溶液的循環(huán)量。 因溶液組分過(guò)低的和各組分比例類(lèi)失調(diào)引起脫硫效率下降時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充溶液，調(diào)整組分。啟溶液蒸發(fā)器，把一部分溶液加熱濃縮，恢復(fù)溶液的正常濃度。因空氣鼓風(fēng)機(jī)故障，再生空氣量不中足使用再生情況惡化引起脫硫效率下降時(shí)，應(yīng)采取措施，使再生槽保持足夠空氣量。

（3）溶液循環(huán)理突然降低

由于循環(huán)槽液位太低，循環(huán)泵抽進(jìn)了空氣，引起溶液循環(huán)量突然降低時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉循環(huán)泵出口閥，將循環(huán)泵停下，同時(shí)往循環(huán)槽內(nèi)加入熱軟水，然后啟動(dòng)循環(huán)泵恢復(fù)正常生產(chǎn)，若循環(huán)槽底部沉積硫膏過(guò)多，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)停車(chē)，使循環(huán)槽液位恢復(fù)正常使槽內(nèi)懸浮硫沉降后再開(kāi)車(chē)，以免將硫膏漿送至脫硫塔引起硫膏堵。

三、 結(jié)束語(yǔ)

脫硫工藝方法的選擇與應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中還有許多需要注意到的地方，脫硫方法的選擇要根實(shí)際工藝生產(chǎn)要求以及煤氣中硫化的含量高低進(jìn)行選擇。特別是濕法脫硫技術(shù)對(duì)生產(chǎn)操作要求較高，例如脫硫劑的配置、脫硫液的PH值以及脫硫液的溫度等等對(duì)脫硫效率的影響較大，這就要求我們?cè)趯?shí)際運(yùn)行過(guò)程中細(xì)心研究能夠影響脫硫效率的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，最總達(dá)到脫硫效率最大化從而減少煙氣中SO2的排放量，減少環(huán)境污染。

參考文獻(xiàn)：

1、 《中美鋁業(yè)有限公司煤氣車(chē)間脫硫系統(tǒng)操作規(guī)程》；

2、 《濟(jì)南黃臺(tái)煤氣發(fā)生爐知識(shí)問(wèn)答》。