PDS濕法脫硫的影響因素

何秀風(fēng)

(上海電氣集團(tuán)國控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030024)

1 PDS濕法脫硫簡介

PDS濕法脫硫是指以酞氰鈷磺酸鹽系化合物為催化劑的濕法脫硫工藝，因其硫容高，反應(yīng)速率快，脫硫效率高，而廣泛被采用。

在焦?fàn)t煤氣脫硫中，因硫雜質(zhì)在整個(gè)煤氣凈化過程中被脫除的順序不同，又分為前脫硫和后脫硫兩種，其中前脫硫是以焦?fàn)t煤氣中的氨為堿源，后脫硫需要外加Na2CO3作為堿源。

2 PDS脫硫的影響因素

2.1 脫硫液中的堿含量

PDS脫硫?qū)儆谒釅A中和反應(yīng)，脫硫液中的堿含量直接決定了反應(yīng)可以進(jìn)行的程度，而脫硫液中的堿含量也不能太高，太高容易造成副鹽含量的增加，故一般要求脫硫液的堿度在0.4 N為宜。

2.2 反應(yīng)溫度

脫硫反應(yīng)屬放熱反應(yīng)，升高溫度不利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。另外，對于前脫硫工藝，當(dāng)脫硫液溫度較高時(shí)，會(huì)增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中氨含量降低，脫硫效率隨之下降。但脫硫液的溫度太低，則生成的硫泡沫聚集難以排出再生槽，也不利于再生反應(yīng)的進(jìn)行。因此，在生產(chǎn)過程中前脫硫工藝宜將煤氣溫度控制在28 ℃～30 ℃，后脫硫工藝宜將煤氣溫度控制在30 ℃～35 ℃，脫硫液溫度應(yīng)控制要比煤氣溫度高3 ℃～5 ℃，這主要是使煤氣中多余的水分被煤氣帶走，以保證系統(tǒng)的水平衡[1]。

2.3 煤氣中的雜質(zhì)含量

煤氣中的焦油、萘等雜質(zhì)會(huì)在催化劑表面形成保護(hù)層，從而降低催化劑的催化活性，影響脫硫液再生效果，最終影響脫硫效果，故一般要求進(jìn)入脫硫塔的煤氣中的煤焦油含量小于20 mg/m3，萘含量小于500 mg/m3[2]。

所謂限制煤氣中油、萘的含量，其實(shí)應(yīng)該限制脫硫液中油、萘等雜質(zhì)的含量。雜質(zhì)的存在，會(huì)影響硫泡沫的成泡，不生成硫泡沫，又會(huì)使油、萘等在溶液中積累，從而進(jìn)一步影響硫泡沫的生成，形成惡性循環(huán)。因此，當(dāng)再生槽中成泡不好時(shí)，應(yīng)及時(shí)加入對苯二酚等有助于成泡的物質(zhì)，使雜質(zhì)隨著生成的硫泡沫排入后序硫泡沫處理系統(tǒng)，而不會(huì)在溶液中積累造成更壞的影響。

2.4 脫硫液中的鹽類積累量

在脫硫、再生反應(yīng)過程中同時(shí)伴隨著副反應(yīng)的發(fā)生，副反應(yīng)生成的鹽類物質(zhì)難以再生成反應(yīng)物回到系統(tǒng)中，當(dāng)副鹽含量太高時(shí)，會(huì)影響反應(yīng)平衡，從而要求脫硫液中的副鹽含量在250 mg/L以下為宜[3]。

副鹽的生成是不可避免的，從副反應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理看，主要是由于溶液中的HS-離子與O2接觸而發(fā)生的不完全氧化形成的產(chǎn)物，以及原料氣中HCN的存在而反應(yīng)形成的產(chǎn)物，故在生產(chǎn)過程中可以通過控制系統(tǒng)溫度、控制再生空氣量等方式來適當(dāng)降低副鹽的生成速度。

2.5 再生空氣量

再生空氣有兩大作用，一是為再生反應(yīng)提供物質(zhì)條件，二是浮選硫泡沫。再生空氣量大時(shí)可以使再生反應(yīng)的平衡向右移動(dòng)，再生反應(yīng)完全，同時(shí)也會(huì)使副反應(yīng)產(chǎn)物增加，故再生空氣量也不宜過大，但也不能僅提供再生反應(yīng)需要的氣量，硫泡沫無法浮選時(shí)也會(huì)造成再生、脫硫系統(tǒng)的惡化。一般情況下再生空氣量取反應(yīng)量的2倍～3倍。

2.6 反應(yīng)時(shí)間

脫硫反應(yīng)后，再生反應(yīng)前，脫硫富液應(yīng)留有10 min～20 min的反應(yīng)時(shí)間，在這個(gè)反應(yīng)過程中主要是使富液中的HS-繼續(xù)催化氧化生成較穩(wěn)定的硫物質(zhì)。

3 PDS濕法脫硫設(shè)計(jì)優(yōu)化

1) 塔堵是令生產(chǎn)企業(yè)頭疼的一大問題，堵塔后使生產(chǎn)系統(tǒng)無法運(yùn)行；且對塔進(jìn)行清理又需要耗時(shí)、耗力、耗財(cái)。經(jīng)大量了解生產(chǎn)企業(yè)堵塔時(shí)各填料層填料的堵塞狀態(tài)發(fā)現(xiàn)：下層填料的堵塞情況更加嚴(yán)重。這主要是因?yàn)槊簹庵泻幸欢ǖ难?，在脫硫塔中，脫硫液自上而下與煤氣接觸進(jìn)行脫硫反應(yīng)，當(dāng)行至脫硫塔下段時(shí)，已吸收了煤氣中的H2S的脫硫液與煤氣中的O2即發(fā)生了再生反應(yīng)，生成的硫附著于填料層表面，形成結(jié)晶點(diǎn)，日積月累即造成堵塔事故的發(fā)生。

針對這種現(xiàn)象，在脫硫初期，可以采用不存在使硫可以附著的脫硫塔設(shè)備，如空塔，這樣即可減少堵塔事故的發(fā)生。

2) 在脫硫初期，硫含量高時(shí)，需要脫除的硫的總量高，而凈化率不高，脫硫反應(yīng)的進(jìn)程主要和硫容有關(guān)，而在精脫硫階段，硫含量低時(shí)，需要脫除的總硫含量不高，但凈化率卻較大，此時(shí)反應(yīng)進(jìn)程就主要是和傳質(zhì)面積相關(guān)。

該理論也支持在反應(yīng)初期時(shí)可以采用空塔，大循環(huán)量脫硫，在反應(yīng)后期時(shí)，則從節(jié)能角度考慮則可以減小循環(huán)量，但需要提供足夠的氣液接觸面積。

3) 硫泡沫處理系統(tǒng)采用板框過濾機(jī)、離心機(jī)等為宜。采用連續(xù)熔硫時(shí)，硫泡沫液中的水會(huì)全部被加熱，這樣清液直接返回系統(tǒng)，會(huì)造成系統(tǒng)溫度升高，尤其是高硫煤氣脫硫時(shí)，這方面的影響更甚；清液經(jīng)降溫后返回系統(tǒng)，從節(jié)能的角度考慮不甚合理。故采用板框過濾機(jī)或離心機(jī)，減少需要加熱的物質(zhì)數(shù)量，對硫泡沫進(jìn)行處理效果較好。