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脱硫催化剂

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揭秘氧化法脱硫系统压差增涨过快的预防方法
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更新 2024-11-05 10:57
 
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堵塔问题是湿式氧化法严重的威胁。从理论上讲,湿式氧化法脱硫工艺的形成就伴有堵塔的风险。众所周知,从气相中脱除H2S的过程,首先是依靠碱性溶液对H2S的吸收溶解,便发生飞速的化学反应,产生新的化合物,随之氧化析硫,好终把H2S转化为单质硫。在此过程中,H2S的吸收与HS-氧化,几乎同时在脱硫塔中进行,既增大了吸收推动力,也消除了分子状态的H2S在脱硫液中富集,同时也就形成了多相系同生共存的格局。若不能及时将单质硫分离转移出系统,自然就滞留在设备填料中,日积月累,势必形成阻塞堵塔。对于生产连续性很强的化肥企业来说,阻力压差增长过快或积硫堵塔,危害性大,轻者成为生产瓶颈,重则被迫全厂停车扒塔清理(劳民伤财)。然而,现实中有的厂几年不堵,有的厂一年内清堵扒塔好几次;用同一种催化剂,在甲厂不堵而在乙厂就堵;还有的厂以前不堵现在频频堵塔……这些现象表明造成堵塔原因很复杂,影响因素众多,但可防可控。如何防止堵塔规避风险,很值得大家深入调查研究,分析探讨,并对相关联因素和工艺环节进行梳理,从中总结规律,寻找对策,制定措施,预防或遏制堵塔。然而预防堵塔是一个复杂的系统工程,需要综合治理,相辅相承。下面谈谈个人的见解。

堵塔的成因及预防措施

堵塔为脱硫生产之大忌,涉及面广,成因复杂。主要原因有:工艺设备配置与生产不相适应;选择脱硫方法与催化剂不佳;溶液组份控制不当;副盐浓度太高;溶液循环量低,喷淋密度不够;温度控制不宜;再生不好,悬浮硫高;硫回收及残液处理不到位;甚至配碱及催化剂补充方法不正确等等,都会引起阻力增加和堵塔。堵塞物主要是硫、盐、机械杂质等。一般情况多为硫堵和混合堵,其预防措施主要有如下六个方面:

1 做好气体入塔前的预净化处理工作

入塔气体要洗涤除尘、静电除焦、清除掉杂质及降温等过程必不可少。煤气中焦油呈雾滴状,悬浮在脱硫液中,与溶液中的硫连在一起,使硫的浮选聚合发生困难,且有消泡作用。当焦油在系统中累积到一定浓度时,可将吸收剂和催化剂包裹起来,无法参于化学反应使溶液被污染中毒。机械性杂质,如一些灰尘、细小煤颗粒、油污杂质等,不但影响洗涤效果,而且这些机械性物质带进塔后,很难再出来,会沉积在塔内件和填料里发生堵塞。因此,进塔气体一定要经过除尘、除焦、洗涤、降温、气水分离等预净化处理,以减少对脱硫的干扰。

2 脱硫塔防堵措施

(1)硬件方面:为避免堵塔或压差增长过快,首先应考虑选择适合本厂脱硫的工艺流程和脱硫方法。制定既科学又有可操作性的工艺指标,做到工艺配套完整,设备配置科学合理。脱硫塔的生产能力要留有适度余量,使用效果会更好(半脱空塔气速0.5—0.8m/s,变脱0.2—0.3m/s)。塔径大小以生产工艺条件而定。采用多级脱高硫应考虑硫负荷的分配问题。散装填料塔一般采用规格型号不同的聚丙烯塑料环,其直径越小,比表面积越大,空隙率越小。从吸收效果看,选择比表面积大好,但从降低阻力防堵来说,其空隙率大好,因此,要根据工艺条件,权衡利弊。填料以三段为宜,半脱宜用φ76mm,总高12—15m,变脱宜用φ50mm,总高15—18m;脱硫塔内件,包括液体分布器,气液分布器,再分布器,防壁硫圈,除沫器、格栅板等。这些部件都是为提高传质效率,使气液分布均匀,从而强化传质过程。若结构设计及制作安装不标准、不规范,容易造成气液偏流。栅板过密,引发填料底部沉积,填料上面也要用栅板固定。塑料环填料一般使用8—10年应更新,否则填料老化破损易形成偏流沟流壁流。大修卸填料时,要进行筛选补充(大小不能混装)。除沫器要定期清洗,防止阻塞。

(2)强化再生,再生槽操作管理至关重要。喷射氧化再生槽是脱硫关键设备,其功能不单是将单质硫浮选起来,分离出去,还要让催化剂吸氧再生恢复活性,同时,也是清除随气体带入的杂质和生产反应物、废弃物排出系统外。(全系统唯一出口,也是自清洗通道,“排毒养颜”),因此,一定要选择规范先进的设备和附件。操作时要特别注意喷射器与液位调节器的控制。重点是对硫泡沫浮选聚合,形成稳定丰富的泡沫层,将元素硫分离出系统,提高贫液质量。影响浮选再生的因素主要是再生空气量、气液接触时间、催化剂、碱度、PH值及操作压力和温度等相关联。以调节再生空气好难,即吹风强度太低,溶液不湍动,则硫浮选不出来,反之液面翻腾跳跃会将硫泡沫打碎,不易形成硫泡沫层,颗粒硫又重新被卷入溶液中。一般喷射氧化再生槽吹风强度为40—80m3/m2·h即可(高塔再生80—110m3/m2·h,变脱槽35—50m3/m2·h,文中所有数据,均为经验数,仅供参考)。此外,硫泡沫的分离,也有讲究,若硫泡沫分离太彻底,则泡沫层不易形成,集硫少且泡沫发虚。适当保留部分泡沫层,粘硫会更多更实(因为有依托,聚集力亲和力更强)。分离量太少,或长时不溢流,则泡沫层表面得不到更新,也容易造成返混,悬浮硫增多。

造成再生不好,硫泡沫浮选困难,硫泡沫层不好的原因复杂,各厂程度不一,有的持续时间很久,分析主要原因(仅供参考):

①工艺指标或工艺条件发生变化,而使再生液的组份浓度波动,导致溶液的比重、黏度、表面张力都发生了较大改变,从而使再生液与空气共存的格局被破坏,使硫泡沫赖以浮选的条件改变,影响了硫泡沫浮选聚合,难以形成硫泡沫层。

②气相或液相混入一些对浮选不利物质,如:气相中大量带入焦油、油污、杂质或煤质变化。液相中混入一些影响硫聚集或诱导硫颗粒分离变细或消泡物质,如氨水脱硫补充了加有添加剂的碳化氨水,被铜液污染的氨水,水处理除藻剂等活性有机大分子物质,或溶液被严重污染。

③再生氧化槽喷射器工作不稳定,如有堵,反喷致使空气量过小,使再生条件失衡,或浮选条件改变影响硫泡沫浮选困难。

④再生与吸收的平衡关系被打破,如碱度过低或过高,催化剂浓度过低或过高,循环量过大或过小,空气量过大或过小,温度过高或过低等等都会影响硫浮选,难以形成硫泡沫层,甚至恶性循环。

⑤大量补碱和残液回收处理不到位,致使硫浮选困难。有的消泡,有的增泡(形成皂泡飞泡),自调恢复困难时间长短不一。

⑥再生氧化槽内件不规范,或腐蚀等原因使其工作不正常,形成不了泡沫层或溢流量过大,

以上种种状况有的潜伏期较长,或非单一因素,不易判断,给处理增加了难度,要防患于未燃。

3 维护生产正常稳定是防堵的基础

选择优质催化剂,严格控制工艺指标,优化脱硫溶液组份,控制好溶液循环量、操作温度,强化再生槽操作,加强硫回收熔硫残液处理,使生产呈良性循环是预防堵塔的基础。