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众所周知,变换气脱硫生产过程较之半水煤气脱硫更为复杂。虽然变换气比半水煤气洁净,气体的外界影响因素比半水煤气少,但其自身的生产特点决定了变换气脱硫生产操作的控制难度。笔者结合了十几年的一线操作遇到的实际问题:如出现过设备管道的剧烈腐蚀而被迫停车;碱度持续下降而提不起来;变脱塔堵塔及脱硫效率下降等等,和大家一起讨论一下变换气脱硫的生产过程控制。
1 溶液组分的控制
变脱是高CO2气体工况,作为以Na2CO3为碱源制备的脱硫液,在变脱塔内除了完成H2S的吸收过程,同时也完成了Na2CO3和CO2生成NaHCO3的飞速反应过程。作为缓冲溶液,高NaHCO3的脱硫液虽然能够脱除H2S,但是脱硫效率明显下降。更为严重的情况是脱硫液分析竟然Na2CO3含量为零。NaHCO3指标50-60g/L也屡见不鲜。这时要采取积极措施调节NaHCO3/ Na2CO3之比。首先是平时操作要把闪蒸气提操作好,这是保证调节NaHCO3含量的一个长期手段,闪蒸槽的放空要实现液位压力自控,保证连续稳定闪蒸。其次是适当的提高再生压力,保证变脱再生良好气提,降低NaHCO3。再次是在保证最适宜的操作温度的情况下,对变脱脱硫液搞旁路加热或换热,通过提高温度来实现NaHCO3的分解,也可暂时往系统补NaOH来调节NaHCO3(比较快速有效)。笔者认为对于NaHCO3和Na2CO3的调节最好通过生产过程的管理,来实现其自身平衡。作为溶液的管理变脱和半脱硫脱硫液要严格的分开管理,不得混合使用,连续熔硫的混合溶液要去半脱尽量不要去变脱。这也是近几年行业内脱硫管理的共识。
2变脱副反应的控制
我公司变脱长期使用着酞箐鈷系列催化剂;几年来工况一直比较稳定,运行成本较低,但是最近几年经常出现碱度突降,怎么也提不起来的情况,尤其是季节变换之时,这种情况尤为明显。大家都知道根据物质不灭定律:变脱碱度急剧下降时,大量补碱反而碱度不长,如果碱及脱硫液没有人为损失,那就是出现了较为剧烈的副反应导致溶液出现恶性循环。通过以下几个方面可判断:1、PH在8以下。2、溶液分析指标SO42-急剧上长S2O32-亦上涨。3、电位降低,气体净化度变差,严重时出口H2S超标。4、析硫不正常,泡沫呈虚泡发亮时而发黑,粘性差,聚合性差硫回收率低。5、脱硫液温差较大7-10℃.6、比色法分析催化剂浓度下降较快。变脱硫液一旦出现以上情况需及时采取措施扭转恶性循环的被动局面。1、调整PH>8.0,一方面要合理补碱,一方面要控制副反应的剧烈发展,可暂时补加NaOH调节PH。②调整脱硫液在脱硫塔底部,闪蒸槽循环的停留时间,人为的办法 控制喷射器的自吸空气量。3、有条件的厂家可少量投加一部分栲胶,改变一下脱硫液的电位,使其向好发展。5、严重时,需安比例置换变脱脱硫液,只有改变了脱硫液的恶性发展的工况,碱度才能上涨,物料消耗才能降下来,不能盲目的追求加碱量而不顾工况的调节。否则会出现越加碱碱度越不涨的怪圈。
3变脱脱硫的腐蚀问题
3.1 变脱脱硫腐蚀的原因
(1)化学腐蚀:在吸收塔底气液相接触部位因H2S含量较高,在水蒸气作用下与铁生产硫化亚铁。
(2)电化学腐蚀:有水和电解质存在时发生的腐蚀,在液相部位,若溶液中Na2SO4高于40g/L会发生较重腐蚀;当溶液中Na2SO4含量高于80g/L时腐蚀加剧;电化学腐蚀还存在氢去极化腐蚀及氧浓度差电池腐蚀。
3.2腐蚀发生的部位及相对程度
一般吸收塔气液相界面部位,塔底及闪蒸槽内死角部位腐蚀较重,富液管线及再生槽次之,循环槽较轻,所产生的腐蚀基本上是不均匀的点腐蚀。
3.3减缓腐蚀法
(1)尽量减轻副反应Na2SO4的生产率,同时保证脱硫液PH>8.3,。防止氧化过度,减少空气与溶液的长时间接触。
(2)保证溶液组分含量适宜,加强再生管理。尽量降低溶液中悬浮硫含量。
(3)设备管道内溶液应保持小流动或定期排放,防止硫沉积,检修时应及时,清理塔底、槽底,并根据情况在开车前打沙防腐。
4再生槽的喷射再生及变脱塔的气液分布器对脱硫效率和塔阻力的影响
4.1 变脱再生槽的喷射再生
喷射器应用于温式氧化法脱硫气─液传质过程,具有充分利用并流原理的优点,脱硫液高速通过喷射器喷咀形成射流,产生局部负压,实现自吸空气,此时由于两相流体即被高速分散而处于高度湍流状态,气液接触面大大增加,且不断更新,使传质过程极为迅速,脱硫液被迅速有效的氧化再生,此过程在文丘里管内完成,同时在再生槽内实现硫泡沫的浮选,喷射再生氧化效率高,且空气与溶液接触时间短,故副反应低,原料消耗低,溶液腐蚀性小。当喷射器设计合理,操作条件适宜时,一般自吸空气量可满足再生要求,不必再鼓空气。可根据脱硫负荷调节喷射器的工作压力,来满足自吸空气量。实践证明:喷射再生明显优于高塔再生,湿法脱硫只有应用喷射再生才能取得满意效果,然而不同的喷射器再生效果相差很大,应注意选择。对于自吸空气的喷射器而言,喷咀处液压在0.35~0.5Mpa时溶液流流速为20-25m3/S(不同喷射器有所差别)若喷咀处溶液流速过小,则吸入空气量少,再生氧化效率低。在一定范围内空气吸入量随喷咀处流体流速的增加而增加。但液速过大则再生效率有所下降且动力消耗增大。
湿式氧化法脱硫应用喷射器进行溶液再生氧化所需空气量,大约为理论空气量的12-15倍,实践证明:空气量控制在高限效果较好,除考虑氧化外还考虑硫泡沫浮选,气提等作用,一般来讲,再生氧化效率随空气与溶液比值的增加而提高,但超过某一界限时再生氧化效率会有所下降,且副反应加大。喷射器吸入空气量可通过吸气阀开度大小进行调节(一般情节下阀门全开)。
喷射器经长时间运转后,在喷射器喉管、异经管及扩张管内壁将有不同程度的硫垢生产,严重时环隙增厚,内径减少,自吸空气量减少,再生氧化效率降低,造成脱硫液恶性循环,需根据再生浮选及循环量情况及时判断及时停修、清理。
4.2变脱塔内气液分布器对脱硫效率的影 响
脱硫塔都设有气体分布器,液体分布器和气液再分布器,分布器的结构及分布状态是决定脱硫效率及塔阻力控制的硬件,是实现气液分布再分布提高塔效率的关键。众所周知:脱硫塔基本上使用聚丙烯填料,填料随着使用周期的延长不
可避免的出现老化,强度下降等情况,随着反复的扒塔,清洗及运行过程的湍动,会出现填料的破碎,碎填料从填料支撑随脱硫液下移到下一段的气液再分布器;很容易堵到再分布器的降液孔或形成桥架现象,影响下一段填料的液体再分布的点密度,造成液体的再分布不均,严重时可造成液泛。影响脱硫效率和截面阻力。所以,有停车检修机会,即使不扒塔,也要打开装料孔,检查清理段间液体再分布器。一次分布器也会出现类似的情况,变脱脱硫液的初次分布是带压分布,如果出现变脱泵出口压力很高,循环量明显减少这种情况,一般是一次分布器降液孔有明显堵塞现象。这种情况应该以避免为主,保证一个检修周期的稳定运行,基本方法是在变脱泵入口阀后加一手孔,内装有简易过滤网,并经常倒泵、清理。如果出现以上情况,变脱塔的脱硫效率会持续下降,严重时会因为气液分布不均导致塔阻力上升。