脫硫純堿連續(xù)添加工藝優(yōu)化

黃宇飛

（唐山佳華煤化工有限公司，河北唐山 063000）

PDS脫硫工藝以Na2CO3-NaHCO3緩沖液為吸收劑吸收H2S和穩(wěn)定體系的pH，但由于存在副反應(yīng)及吸收 CO2的現(xiàn)象，需要定期向脫硫液中補(bǔ)充Na2CO3，以維持體系pH的穩(wěn)定。工藝上，補(bǔ)充Na2CO3的方式一般有間歇式和連續(xù)式。其中連續(xù)式補(bǔ)堿在補(bǔ)堿效果、降低副反應(yīng)程度和成本控制上都有明顯的優(yōu)勢，但現(xiàn)有的連續(xù)補(bǔ)堿工藝為保障純堿溶解效果，需將純堿全部溶解后再補(bǔ)充進(jìn)系統(tǒng)，容易造成系統(tǒng)水平衡破壞；而采用加熱溶堿時，形成的過飽和堿液通過泵快速加入系統(tǒng)的過程中，堿液包含純堿顆粒和不溶解的雜質(zhì)析出，導(dǎo)致補(bǔ)堿管道及計量儀表堵塞等情況，造成連續(xù)補(bǔ)堿工藝在運(yùn)行過程中穩(wěn)定性較差，進(jìn)而影響系統(tǒng)脫硫效果?；诖耍瑢ΜF(xiàn)有的連續(xù)加堿工藝進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化，以提高連續(xù)加堿工藝的穩(wěn)定性。

1 設(shè)計方案

現(xiàn)有連續(xù)補(bǔ)堿工藝如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有連續(xù)補(bǔ)堿工藝示意圖

原有工藝流程為：純堿加入溶堿槽1中溶解，經(jīng)過濾器2過濾雜質(zhì)后，通過加藥泵3輸送，經(jīng)過閥門5、流量計4和閥門6，調(diào)節(jié)閥門9以控制加藥量。當(dāng)流量計和調(diào)節(jié)閥存在故障時，開啟閥門8，直接向系統(tǒng)加堿。但在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)幾個問題。

1）溫堿液有大量純堿結(jié)晶顆粒，在過濾器2富集結(jié)晶，容易造成堵塞影響加藥，需要經(jīng)常清理過濾器；

2）浮子流量計豎直安裝的特性，造成了管道阻力大，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞；

3）原工藝采用泵直接輸送的方式，為保證流量可控，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥9的閥體選型較小，也是造成管道堵塞的原因之一。由于堵塞時常出現(xiàn)，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，需開啟閥門8直接加堿，加堿量可控性較差，連續(xù)加堿系統(tǒng)極不穩(wěn)定。

針對現(xiàn)有工藝系統(tǒng)的缺點(diǎn)，提出了新工藝進(jìn)行改進(jìn)。新工藝由純堿溶解槽、加藥泵、旋流分離槽、遠(yuǎn)傳渦輪流量計、二次加藥泵組成。其中旋流分離槽作為工藝設(shè)計的新增設(shè)備，如圖2所示。

圖2 旋流分離槽運(yùn)行原理示意圖

旋流分離槽利用的是旋流分離技術(shù)，當(dāng)含有純堿顆粒和不溶雜質(zhì)的堿液通過泵，沿切線進(jìn)入分離器，固體微粒同液流一起旋轉(zhuǎn)，由于固體微粒與液流密度不同，旋動的不同密度的流體在螺旋旋動的過程中按照不同的軌道作螺旋運(yùn)動，密度大于液體的固體微粒被離心力拋向壁面從旋流分離槽底部排出，分離固體微粒后的堿液旋流上升，從頂端排放口溢出進(jìn)入槽上部，通過槽側(cè)壁的出口排出。

新工藝流程示意圖如圖3所示。

2 工藝優(yōu)化內(nèi)容

在加藥泵出口管道安裝旋流分離槽，旋流分離槽安裝于高處。在旋流分離槽出口配套安裝二次加藥泵，改裝水平渦輪流量計及管道。所有設(shè)備及管道均按照標(biāo)準(zhǔn)制作安裝蒸汽伴熱管道。

純堿加入到溶堿槽1中進(jìn)行加熱溶解，所形成的含固體顆粒、不溶雜質(zhì)的過飽和堿液，直接通過加藥泵2輸送至高處的旋流分離器3，利用旋流分離技術(shù)，未溶解的純堿及不溶雜質(zhì)通過旋流分離槽常開的閥門4和閥門5排出。經(jīng)分離后的堿液通過旋流分離槽上部的儲液進(jìn)入加藥管道。排出的含有純堿和不溶雜質(zhì)的堿液通過旋流分離過濾器8，過濾后返回到溶堿槽繼續(xù)溶解。

圖3 新連續(xù)補(bǔ)堿工藝示意圖

在補(bǔ)堿過程中，長期保持旋流分離槽底部排液，排液量通過閥門5進(jìn)行控制，回流量的大小根據(jù)加堿量以及加藥泵加藥量匹配，確保旋流分離槽不溢流或抽空。當(dāng)出現(xiàn)返流不暢的情況，可關(guān)閉閥門5，打開蒸汽吹掃閥門7，吹掃旋流分離槽底部；也可以關(guān)閉閥門，打開蒸汽吹掃閥門7，吹掃排液管道和過濾器，同時定期清理過濾器8中的雜質(zhì)。當(dāng)系統(tǒng)不需要補(bǔ)堿或者突發(fā)情況時，也可以全開閥門4和5，進(jìn)行堿液的循環(huán)溶解，過濾堿液雜質(zhì)，避免出現(xiàn)停加藥泵導(dǎo)致泵內(nèi)結(jié)晶的情況發(fā)生。

經(jīng)過旋流分離槽后的堿液通過閥門13、閥門10、根據(jù)水平渦輪流量計9的顯示補(bǔ)堿，調(diào)節(jié)閥門11，以達(dá)到控制加堿流量的作用（閥門11可采用電動閥門）；當(dāng)脫硫系統(tǒng)需要調(diào)整堿度大量加堿時，自流效果將無法滿足正常要求?？申P(guān)閉流量表閥門組進(jìn)口閥門13、14，打開二次加藥泵進(jìn)出口閥門16、17，啟動二次加藥泵15，同時調(diào)整加藥泵3的流量，實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)大量補(bǔ)堿。

3 結(jié)語

該工藝以旋流分離技術(shù)為機(jī)理的旋流分離槽，將高溫堿液中夾帶的純堿顆粒和不溶雜質(zhì)進(jìn)行分離，以減少堿液中的晶核成分，降低堿液在輸送過程中的結(jié)晶析出和沉淀；同時采用水平渦輪流量計，降低加藥系統(tǒng)阻力，實(shí)現(xiàn)加藥量檢測的穩(wěn)定性。同時也針對系統(tǒng)波動等突發(fā)情況，增加了二次加藥泵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正常運(yùn)行和特殊操作的轉(zhuǎn)變，保證連續(xù)補(bǔ)堿系統(tǒng)的可控性，極大提升了連續(xù)補(bǔ)堿工藝的穩(wěn)定性，最終達(dá)到優(yōu)化工藝的設(shè)計目標(biāo)。