焦爐煤氣脫硫如何優(yōu)化操作條件提高硫磺產量

大氣網(wǎng)訊:濕式氧化法脫硫，就是在液相將吸收(溶解)的H2S進行中和反應，生成新的化合物HS-，再通過催化劑釋放出的活性氧，將其氧化為元素硫并從溶液中浮選出來，分離出系統(tǒng)。那么獲得的元素硫越多，就越有利于脫硫溶液質量的提高、工況的穩(wěn)定;越有利于脫硫效率的提高;越有利于提高堿的利用率;節(jié)能降耗。因此硫磺產量是衡量生產是否正常的重要標志，也是各廠考核的重要指標之一。

焦爐煤氣中H2S含量很高，但硫磺回收率卻很低，有的還達不到50%。那么生產中的硫上哪去了呢?物質不滅，只是形態(tài)的改變。硫磺沒有拿出來，應該說主要有四個去處：一是轉化為副鹽被消耗； 二是滯留、附著、沉積在設備填料內；三是回收的硫沒有熔煉出來；四是排液等隨溶液流失。影響因素很多，但都不是孤立的，必定有關聯(lián)，應該冷靜分析，找原因，優(yōu)化工藝條件，提高硫磺產量。下面對此做深入地分析、探討。

一、維護生產正常、穩(wěn)定是增產的前提

焦爐煤氣脫硫，有其特殊性，主要是煤氣中H2S、HCN含量高，組分復雜，其中不少元素、因素會干擾析硫和再生，甚至制約正常生產及硫磺的回收。從工藝上講，催化氧化析硫，浮選分離，回收熔硫回收全過程的各個環(huán)節(jié)都很重要，但再生是核心，也就是說，只有析硫再生(溶液)好，才能轉化產生更多的元素硫;只有浮選再生(催化劑)好，才能分離獲得更多的硫。以及回收熔硫的正常運作，才能逐漸形成良性循環(huán)，穩(wěn)定工藝條件。當然還需傳質、溫度、壓力、循環(huán)量……等的協(xié)調配合。特別是堿度和催化劑，要使H2S從氣相進入液相后，進行飛速的中和反應，就必須使吸收溶液保持一定的堿度，它是溶液中H2S解離的推動力。同時對迅速氧化HS-得到元素硫，起關鍵性作用的是載氧體——催化劑的載氧量及釋放氧的活性，以及所解析硫的形態(tài)、粘結性、顆粒大小，甚至對改善硫容，降低副反應等影響面很大，對決定氧化過程反應速率、產率都起著至關重要的作用。長春東獅科貿實業(yè)有限公司生產的專供焦爐煤氣脫硫、脫氰的888—JDS型脫硫催化劑具有這些特點和要求。

二、控制副鹽的增長速率

由于焦爐煤氣中，系統(tǒng)內存在著HCN、CO2及O2所以不可避免地發(fā)生一些副反應：

2NaHS+2O2=Na2S2O3+H2O

2Na2S2O3+O2=2S↓+2Na2SO4

Na2CO3+2HCN=2NaCN+CO2+H2O

NaCN+S=NaCNS

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

副反應物硫代硫酸鹽、硫酸鹽、硫氰酸鹽含量高，富集于吸收液中，致使粘度增加，堿度下降，影響吸收和再生;增加消耗或造成系統(tǒng)局部堵塞。其反應機理，主要是由于溶液中HS-和O2接觸而發(fā)生的不完全氧化形成的產物及焦爐煤氣中HCN和CO2的存在而形成的。大部分在再生塔中生成。要想降低其產率，控制其增長速率，必須注意調整，優(yōu)化如下幾點：

(1)必須使脫硫塔中的H2S解離，中和反應后迅速完全的解析成元素硫，盡量減少溶液中HS-含量，因此要求選擇活性強、抗毒性好、性能穩(wěn)定的催化劑，并處于良好的工作狀態(tài)。

(2)嚴格控制脫硫液溫度不能高，用純堿液脫硫控制在35-42℃;氨水脫硫控制在25-35℃。降低溫度，同時也可以降低焦油霧、萘等帶入系統(tǒng)和避免高溫影響硫泡沫的聚合和浮選。

(3)控制適宜的堿度(以滿足出口H2S達標為限)不宜太高。合理調整溶液組分，不要突擊加堿。再生液中pH>9.2也會使副鹽生成率呈直線上升。

(4)強化再生。再生塔內的再生空氣要能滿足生產需要(最好單獨供氣)平穩(wěn)適量。硫泡沫保持溢流，泡沫層不宜控制太厚(10-20公分即可)，及時轉移泡沫硫。

對硫磺產量的影響，不言而諭，副鹽消耗的硫都源于H2S，其影響力不可低估。對于Na2S2O3而言，每生成1mol硫代硫酸鹽就要消耗2mol的硫離子，生成158kgNa2S2O3，就要消耗60kgH2S，即脫硫液中的Na2S2O3的含量每升高1kg，就要消耗H2S為0.43kg;Na2SO4每升高1kg，就要消耗H2S為0.48kg;NaCNS每升高1kg，就要消耗H2S為0.84kg;同樣也大量消耗堿。若超標排放還得損失催化劑，硫磺產量則遞減。

三、減少損失、防止堵塔

堵塔的成因很復雜，堵塞物主要是硫、鹽、機械性雜質等，一般情況多為硫堵。有工藝設備配置以及構造上的原因;隨氣體帶入系統(tǒng)的粉塵、焦油、萘、苯等雜質太多;也有由于催化劑不佳;溶液組分控制不當;副反應物濃度太高;溫度控制不宜;殘液回收處理不到位等原因造成。從硫的角度看主要有兩個原因：

(1)填料塔在脫硫反應過程中，同時伴隨著氧化再生析硫過程，因此塔內實際上是氣、液、固三相共存。若析硫過多，未能及時隨溶液帶出脫硫塔，勢必滯留，附著，沉積于塔內件，填料內就會在其表面粘結導致局部堵塞，形成偏流、溝流、壁流，干區(qū)擴大便會發(fā)生堵塔。因此，要特別注意保證溶液循環(huán)量和噴淋密度，一般控制在40-50m3/m2h，塔徑大應偏大些。(兼顧溶液在再生塔的停留時間，一般高塔30-45min;槽式12-15min)讓氧化再生，解析的硫能及時分離出來，使反應生成的硫與帶出的硫成正比，要求達到物料平衡。

(2)要將吸收貧液中懸浮硫含量控制在指標內(<1.5g/L)，對其影響主要是再生塔，即加強再生、浮選、分離，關鍵是要控制好硫泡沫，強化再生塔的操作。

再生塔的功能有3個：①在空氣的吹攪下，將元素硫浮選出來，分離出去;②催化劑吸氧再生，恢復活性;③進一步析硫再生和使CO2等廢氣解釋馳放，提高pH值、堿度和減少懸浮硫含量。顯然影響再生的主要因素是空氣、溫度和溶液在塔內的停留時間。最直觀的是硫泡沫形成的好壞。大家對溫度和停留時間都很重視，其實再生空氣更為重要，對其有空氣量和鼓風強度的雙重要求。滿足催化劑吸氧再生所需要的量，沒問題(實際量是理論量的8-15倍，除非溫度特別高，影響到O2的溶解度)。鼓風強度則直接影響硫泡沫層聚合形成，鼓風強度太低，溶液不湍動，則浮選不出硫來，液面翻騰跳躍，鼓風強度太大，又容易將聚合的硫泡沫打碎，造成返混，影響貧液質量。此外，泡沫硫的分離也有講究：若分離太徹底，則泡沫層不易形成，集硫少且泡沫很虛(應適當保留部分泡沫層，沾的硫會更多)。若分離量太少或長時不溢流，則表面得不到更新，也容易造成返混，懸浮硫增多。因此，鼓風強度應控制在100-130m3/m2h為宜(亦可觀察液面湍動狀況而定)。進系統(tǒng)壓縮空氣壓力應大于液封高度(再生塔溶液有效高程)。液面高度控制在低于泡沫溢流面10-20公分，讓泡沫連續(xù)自由溢流最好。也可以采用間歇式溢流，但每3-4小時必須溢流一次。關鍵是找準溢流高度，做到心中有數(shù)，一般泡沫溢流面能占1/2~1/3即可。(連續(xù)熔硫沒有濾清過程，泡沫溢流帶清液過多，做的是無用功)。除此之外溫度、堿度和催化劑含量過低、過高都影響硫泡沫生成和浮選。再生正常時，影響懸浮硫含量，主要是硫泡沫溢流量。總之，只有將硫拿出來了，便可免除硫堵的后顧之憂。

四、加強硫回收，熔硫及殘液的處理回收

硫磺是濕式氧化法的副產品，回收熔硫就是將硫泡沫濃縮加工(物理過程)，通常指硫泡沫的收集、過濾和熔硫及殘液的處理回收。此環(huán)節(jié)各廠都不一樣，五花八門，有的還不完善或不配套。大體可歸納為兩大類：一種方式是將收集的硫泡沫過濾成濾餅(或硫膏)，濾清液直接回循環(huán)槽。另一種方式是使用熔硫釜熔煉硫磺(有采用連續(xù)熔硫，也有間歇熔硫)。感覺小廠都不太重視，其實回收熔硫工藝操作，管理優(yōu)化十分重要，非常有意義。在凈化脫硫過程中，煤氣中所夾帶的雜質、贓物和生產中產生的廢棄物，只能通過硫泡沫帶入熔硫處理，排出系統(tǒng)外(唯一出口)，故在加工硫磺的同時，也凈化系統(tǒng)自身，是維護系統(tǒng)正常，穩(wěn)定，有序運行的重要環(huán)節(jié)，也是脫硫、析硫再生、浮選、分離效果的總檢驗。

若使用間歇式熔硫或只回收硫膏，可根據(jù)硫的加溫過程的物態(tài)變化，將泡沫槽(高位槽)的硫泡沫加溫至65-70℃，靜置半小時，分層后中間清液放回循環(huán)槽。上層和底部的泡沫硫過濾后，放入熔硫釜熔煉或壓濾機。若是連續(xù)熔硫，最重要的是控制好進液量，蒸汽壓力和熔硫溫度的最佳配合，進行不斷的實踐摸索，找出規(guī)律。如副鹽含量高時，溫度也應該適當提高，有利產量的提高。熔硫釜中心溫度一般控制在120-140℃，殘液出口溫度控制在85-95℃;又如：通過殘液的排放量及顏色判斷其工作狀況。再如：如何維護好熔硫設備，發(fā)揮最佳的生產能力，需定期排放硫渣，保證其傳熱效果，改飽和蒸汽為過熱蒸汽等。

殘液處理到位，也是一個不可忽視的問題，要進行多級沉降過濾處理，將溫度降下來，使副鹽、硫渣、雜質、贓物等沉降下來，再經(jīng)過濾，使其變成溫度不高、無雜質的清液，方能返回系統(tǒng)，否則會干擾再生，不出泡沫或增大系統(tǒng)阻力。有些單位設置過濾機效果更好。

五、減排、降耗、增效

排液不但浪費資源，而且污染環(huán)境，但由于副鹽超標使溶液質量下降，工況惡化。影響脫硫效率或系統(tǒng)壓差增大等。在沒有提鹽裝置的情況下，只有排液、稀釋、降鹽。從排放物分析，按指標確定的代表物來看，一般硫氰酸鹽是硫代硫酸鹽的4至8倍。這是因為焦爐煤氣中HCN含量波動大且轉化成的硫氰酸鹽無法分解，再生只能越積越多。當兩鹽積累超標(兩鹽之和<280g/L，其中S2O3-≯150g/L，CNS-≯200g/L)，若不降鹽或提鹽，會因小失大。如何減排，就得考慮怎么排?排什么?排向何處?若能設置一個較大容器，把要排的廢液收集起來，進行降溫、沉淀、過濾、靜置，只排放副鹽結晶稠物或飽和液，排向配煤場進行移動噴淋，部分清液回收，會減少損失，事半功倍。有的廠將事故槽利用起來，效果不錯。當然，最好的辦法還是通過工藝、設備、操作、管理的優(yōu)化、改進、創(chuàng)新、控制副鹽的增長速率或上提鹽裝置，再增加一兩種產品來實現(xiàn)減排、降耗、增效。

顧名思義，脫硫就應該將解析的元素硫拿出來。關注硫磺產量及回收率，并非單純追求其自身的價值，而是想通過對副產品硫磺成因、產率的探討，并以此為切入點，對生產環(huán)節(jié)的梳理、揭示生產規(guī)律、影響因素，將生產納入良性循環(huán)的控制，追求高效、低耗、長周期、安全、經(jīng)濟運行。

原標題:焦爐煤氣脫硫如何優(yōu)化操作條件提高硫磺產量