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贵州快3湿式氧化法脱硫工艺条件的选择及影响因素

时间:2020-08-12 16:29

  湿式氧化法脱硫,就是以碱性物质(如纯碱或氨水)去吸收酸性气体H2S,同时选择适当的氧化催化剂将中和反应被吸收的H2S氧化成元素硫分离出去熔炼硫黄,而使脱硫溶液得到再生。此后,还原态(或失氧态)的催化剂可由空气氧化成氧化态(或载氧态),再循环使用。其实质上就是一种伴有氧化反应的湿式酸碱中和的过程,通过催化氧化使负二价的硫转化成元素硫分离出去。不管采用何种催化剂,其化学反应过程的共同特点:需经三步走,即第一步用氨水或纯碱液吸收气体中的H2S进行中和反应。第二步采用载氧体催化剂进行催化氧化反应把负二价硫氧化成元素硫。第三步加入或喷射自吸空气氧化失活的催化剂使其得到再生反复使用。同时将元素硫浮选出来分离出去,故此整个净化脱硫工艺包括吸收、再生、回收三大环节,它们之间相互依存,相互影响。而且从工艺上看,第一步吸收反应肯定是在脱硫塔中进行。气液相逆流接触,通过传质(填料)H2S从气相介面向液相介面转移,进入液相主体。酸碱中和反应生成相应的盐转化为富液。此过程中,受气膜控制属扩散式吸收。然而催化氧化析硫的第二步化学反应也主要在脱硫塔内进行,只有这样才能加快反应速度提高效率。故传质面积、喷淋密度、液气比、碱度、pH值、催化剂浓度,反应温度等都会影响吸收的选择性及析硫再生和气体净化度。

  富液经脱硫塔液封流进富液槽,经再生泵加压后,通过喷射器喷嘴时形成射流并产生局部负压,将空气自动吸入,此时富液与空气两相并流,空气呈气泡分散于液体中,高速均匀分布,处于高度湍动状态,气液接触面增大且不断更新,使传质过程极为迅速.经收缩区、喉管、扩散管等强化再生反应过程,大大缩短了再生时间,形成泡沫液进入再生槽中,脱硫液由富液向贫液转换.再经筛板分布器扩散开来进行元素硫浮选,即溶液中硫颗粒互相碰撞增大, 上浮至再生槽上部聚集形成泡沫层,从液相中分离转移至泡沫槽送往压滤机,将硫泡沫中的滤清液返回贫液槽,以利节能降耗环保。再生后清液(贫液)则进入清液环槽进行二次浮选(且形成一个平静区,更利于泡沫集合分离),经液位调节器去贫液槽。同时在空气的气提作用下,可将富液中 CO2 等废气解析释放,降低溶液中悬浮硫,提高PH值,碱度等使各组份得调整恢复。以及催化剂吸氧再生恢复活性,以提高溶液质量,减少残硫含量。故此喷射器是关键设备,其液相压力、空气量、吹风强度、反应温度、停留时间、泡沫的控制及溢流等都十分重要。因此,吸收与再生的工艺设备要求,指标控制是不一致的(有些是相反的)须寻求一个最佳平衡的状态,选择一个较好的切入点。

  回收熔硫就是将硫泡沫收集过滤、浓缩熔炼,以及残液的处理回收再利用,并获得副产品硫黄。回收硫黄的多少则是脱硫、析硫、再生、浮选、分离效果的总检验,可直接影响脱硫溶液的质量、生产消耗、节能环保。也是维护生产稳定、预防堵塔最重要环节。总而言之,湿式氧化法必须以再生为中心,抓住两个基本要点,即维持全系统良性循环;尽可能多的将硫拿出来。方可保证溶液质量,提高气体净化度,防止堵塔。其操作优劣关键是再生工况条件的控制和脱硫溶液管理及硫黄回收率。

  在从气相中脱除H2S的过程中,H2S溶入脱硫液的过程是一种受气膜控制的物理吸收过程、即气相中的H2S分子转入脱硫液并成为液相中的H2S分子。该过程进行至溶液表面H2S气体分压与气相中的H2S气体分压相当即告终结。为使脱硫过程进行下去、就需降低液相表面H2S气相分压,且分压差越大越利于H2S的吸收。从化学平衡的角度考虑,就必须使用溶液保持一定的碱度用以中和、由于H2S解离面生成的H+、同时催化剂所载的活性氧能迅速氧化HS-、降低溶液中HS-脱硫液碱度是溶液中H2S解离推动力、是H2S吸收得以继续的前提、而催化剂又是H2S转化为元素硫的动力并降低反应生成物的浓度。即增加反应物的浓度或降低生成物浓度,有利于反应快速进行。故脱硫液中的碱度及催化剂活性是决定脱硫反应速度和脱硫效率的重要因素。因此,溶液的总碱度和PH值不但是影响吸收过程的主要因素,而且溶液的硫容量,气相总传质系数,随总碱度的增加而增大。吸收硫化氢主要靠溶液中的Na2CO3,当NaHCO3浓度一定时,总碱度越高,Na2CO3浓度越高越有利于H2S的吸收,但须保持溶液中NaHCO3和Na2CO3的浓度比(一般控制4~6)形成缓冲液更具稳定性。一般总碱度控制在0.3~0.6mol/L其中Na2CO3控制在4~8g/L为宜。

  pH值是脱硫液的基本组份,随总碱度的增高而上升。当溶液中总钠离子浓度一定时CO2浓度升高,NaHCO3摩尔比上升,pH值下降,pH8.0对设备腐蚀严重,而pH值大于9.3,副反应迅速上升。PH值高利于吸收而不利于析硫,故pH最好控制在8.0~9.0之间。提高溶液中碱度和pH值,能增强吸收推动力,利于平衡转移,提高脱硫效率。但只要能达标,维持较低碱度对生产长期稳定能起积极作用。其控制高低是以工艺设备状况,生产负荷和入口气体中H2S含量及净化度要求而定。

  在氧化法脱硫过程中,首先依靠碱性溶液对H2S的吸收(溶解)发生中和反应并生成新的化合物,随即解离、氧化析硫、生成OH-,以及其后OH-+HCO3-反应,使溶液获得再生,将H2S转化为元素硫。这三个过程几乎同时进行,其关键是催化剂的催化氧化析硫再生。溶液中氢氧根离子是循环使用的,每解析出一个硫原子,就相应的生成一个OH-,即相应地提高了Na2CO3的浓度。反应速度与反应物浓度积成正比,催化活性强、析硫越多就越有利于提高脱硫效率和降低富液中HS-含量。对脱硫率、再生率、碱耗、副盐产率都起着至关重要的作用。

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