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焦?fàn)t煤氣脫硫過(guò)程發(fā)生虛泡的分析與探討
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科研動(dòng)態(tài)
發(fā)布時(shí)間：
2022-04-22 11:23
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焦?fàn)t煤氣濕法脫硫系統(tǒng)中，在催化劑的作用下，弱堿性的溶液在脫硫塔內(nèi)完成對(duì)硫化氫的吸收和轉(zhuǎn)化，自身由貧液轉(zhuǎn)變?yōu)楦灰?，之后富液進(jìn)入氧化再生槽內(nèi)被氧化再生，并恢復(fù)為貧液狀態(tài)，然后繼續(xù)回到脫硫塔。在這個(gè)過(guò)程中，氧化再生槽不僅擔(dān)負(fù)著富液的氧化再生任務(wù)，還兼有硫泡沫的浮選與分離的作用。對(duì)于噴射氧化再生槽，硫泡沫的浮選是依靠噴射器自吸的空氣將溶液中的單質(zhì)硫積聚使其形成大顆粒硫磺后吸附在泡沫表面，形成硫泡沫溢流至泡沫槽。對(duì)于高塔再生，空氣是空壓機(jī)強(qiáng)制補(bǔ)入，浮選原理與上述相同。
在我們的技術(shù)服務(wù)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到噴射再生槽或者高塔再生產(chǎn)生的硫泡沫出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，表現(xiàn)為硫泡沫量少、無(wú)泡沫、虛泡及皀泡等。下面根據(jù)我個(gè)人從事GLT--絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)服務(wù)及多年煤氣脫硫氣體凈化工藝設(shè)備、管理的經(jīng)驗(yàn)，從氧化再生設(shè)備及其工藝操作管理方面來(lái)探討硫泡沫浮選異常的產(chǎn)生原因及處理措施。
一、氧化再生設(shè)備：再生槽噴射器液位調(diào)節(jié)器
氧化再生槽是濕法脫硫系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備之一，它擔(dān)負(fù)著硫泡沫浮選的主要工作，空氣自吸式噴射器更是其心臟部件。所以氧化再生槽在設(shè)計(jì)上首先要計(jì)算出槽的直徑、槽的有效高度、噴射器的個(gè)數(shù)、噴嘴的直徑四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。在計(jì)算槽的直徑時(shí)，要涉及到吹風(fēng)強(qiáng)度和噴射器的抽吸系數(shù)；在計(jì)算再生槽的有效高度時(shí)，要涉及到溶液在再生槽內(nèi)停留時(shí)間；在計(jì)算自吸式噴射器個(gè)數(shù)時(shí)，要涉及到其噴嘴口徑和單支噴射器每小時(shí)的溶液量；在計(jì)算溶液停留時(shí)間時(shí)，要涉及到再生槽的有效容積及溶液循環(huán)量等參數(shù)。
絡(luò)合鐵脫硫催化劑再生過(guò)程，理論上每脫1kg硫磺，氧化再生所需的空氣量為6.3m3，而應(yīng)用中實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值受空氣利用率的影響，高塔再生，每生產(chǎn)1kg硫磺至少需要8m3/h空氣；噴射再生，每生產(chǎn)1kg硫磺至少需要12m3空氣；因此，絡(luò)合鐵投運(yùn)前首先要充分考慮氧化再生槽在設(shè)計(jì)上滿足其足夠的吸氣量；以及溶液在氧化再生槽要有足夠的停留時(shí)間。氧化再生槽內(nèi)一般設(shè)置2－3層分布板，分布板的孔徑過(guò)小易被垢物堵塞，孔徑過(guò)大則液面翻滾地厲害；再生槽有無(wú)分布板至關(guān)重要，它會(huì)嚴(yán)重影響單質(zhì)硫的聚集和浮選；分布板的作用是使噴射器尾管出來(lái)的夾帶著無(wú)數(shù)氣泡的脫硫液，在槽內(nèi)迅速形成無(wú)數(shù)的氣泡群，氣泡群在其自身浮力的作用下，向上漂浮，同時(shí)游離在溶液中的單質(zhì)硫便向氣泡周圍聚集并粘附在氣泡表面，隨著氣泡的向上漂浮，經(jīng)2－3層分布板切割后氣泡變小且越聚越多，其表面粘附的單質(zhì)硫相應(yīng)就較多，這樣就大大提高了單質(zhì)硫的浮選能力，且能保持液面穩(wěn)定。而無(wú)分布板的再生槽，在氣泡由下向上漂浮時(shí)，由于氣泡所受的壓強(qiáng)越來(lái)越小，它的體積就越來(lái)越大，勢(shì)必造成槽內(nèi)溶液翻騰厲害，且浮選出的氣泡極易破碎，不能形成穩(wěn)定的泡沫層，其所帶出的單質(zhì)硫應(yīng)對(duì)就較少，從而影響硫磺的浮選。
噴射器由噴嘴、吸氣室、收縮管、混合管、擴(kuò)散管及尾管組成。自吸式噴射器的作用是脫硫富液以一定壓力(0.40－0.50 MPa）進(jìn)入噴嘴形成高速射流，吸氣室產(chǎn)生負(fù)壓將空氣吸入混合管內(nèi)。此時(shí)空氣呈微氣泡狀擴(kuò)散到液相中，氣液在此得到充分接觸，并形成高速渦流狀態(tài)，再生效率在混合管可達(dá)80%。噴射器在設(shè)計(jì)上要求溶液經(jīng)過(guò)噴嘴的流速要達(dá)到18－25m/s，混合管的長(zhǎng)度是其管徑的20倍之多。噴射器在制作安裝上要求精度較高，要求噴嘴、混合管、擴(kuò)散管及尾管中心軸線要一致，同心度偏差≤1.0mm。噴射器的噴液量由噴嘴大小而定，在進(jìn)液口壓力一定的情況下，噴射器的吸氣量是由噴液量決定的，選擇適宜的氣液比很重要，太高或太低都會(huì)影響再生效率。但需特別說(shuō)明的是，由于自吸式噴射器在設(shè)計(jì)制作精度及安裝要求較高，建議企業(yè)在選用自吸式噴射器時(shí)，找專業(yè)生產(chǎn)廠家來(lái)定制。
二、工藝操作過(guò)程的控制堿源溫度再生風(fēng)量
2.1、以氨水為堿源的脫硫液溫度應(yīng)控制在32-38℃之間
脫硫液溫度過(guò)高，特別是在脫硫液溫度超過(guò)45℃時(shí)，脫硫液粘度和表面張力下降，此時(shí)空氣在再生槽內(nèi)就難以形成氣泡，硫顆粒就不能粘附在其表面，而且形成的氣泡擴(kuò)散到界面也易碎，這樣硫顆粒就不能被及時(shí)浮選出來(lái)，造成脫硫液中懸浮硫升高。相反脫硫液溫度過(guò)低，則再生槽浮選出的硫泡沫層變薄，呈棉絮狀漂浮在槽面，也不利于單質(zhì)硫的浮選。
2.2、再生的空氣量宜保持相對(duì)穩(wěn)定
氧化再生槽吹風(fēng)強(qiáng)度對(duì)硫泡沫的浮選及分離影響極大。吹風(fēng)強(qiáng)度過(guò)大則會(huì)因溶液湍動(dòng)翻滾地厲害使形成的硫泡沫相互撞擊而破碎，造成單質(zhì)硫的二次浮選，使再生效率下降。但吹風(fēng)強(qiáng)度過(guò)低，再生槽溶液中大氣泡較少，這些少量的大氣泡穿過(guò)分布板而被切割成小氣泡的數(shù)量也相對(duì)減少，再生液中硫顆粒粘附在氣泡表面的機(jī)會(huì)就大大減少，導(dǎo)致槽面硫泡沫量稀少，不能形成良好的泡沫層。
2.3、控制泡沫層厚度
氧化再生槽浮選出的硫泡沫盡量保持一定的厚度連續(xù)溢流，同時(shí)避免硫泡沫夾帶清夜過(guò)多。
當(dāng)硫泡沫在液面上停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，硫泡沫破碎后，其表面粘附的硫顆粒下沉反混造成二次浮選，使氧化再生槽負(fù)荷加重，影響脫硫液的再生效果，造成貧液懸浮硫上升。反則溢流量過(guò)大，硫泡沫在液面上停留時(shí)間過(guò)短而使單質(zhì)硫來(lái)不及粘附在氣泡表面，亦會(huì)導(dǎo)致槽面硫泡沫稀少，泡沫層薄則容易被破壞，進(jìn)而影響硫磺的正常浮選。
2.4、硫回收裝置
（1）壓濾機(jī)濾液中小粒徑的有機(jī)物及油塵會(huì)漂浮在濾液上面，一般濾液是經(jīng)地下槽或者中間槽再打入系統(tǒng)的，地下槽或者中間槽可見(jiàn)的油層，以及設(shè)備壁板上附著的油垢，定期清理，可減少返回系統(tǒng)的總油塵含量，降低泡沫發(fā)虛的機(jī)率。
（2）熔硫釜操作應(yīng)該定期熱洗，否則油污及部分重鹽、粉塵極易掛壁影響傳熱效率，影響出料率，導(dǎo)致清液渾濁，混濁的清液回流系統(tǒng)，對(duì)脫硫工況的穩(wěn)定極其不利。另外還應(yīng)按時(shí)排硫、排渣、排無(wú)法熔容的高沸點(diǎn)的鹽類殘液。熔硫殘液、上清液必須經(jīng)冷卻和過(guò)濾等處理后再返回系統(tǒng)，以減輕對(duì)脫硫液組分的干擾，防止硫泡沫浮選異常。
熔硫殘液處理不當(dāng)返回系統(tǒng)，易使溶液發(fā)泡，產(chǎn)生虛泡過(guò)多，且不易分離。熔硫殘液在返回系統(tǒng)前，需經(jīng)多級(jí)沉降冷卻降溫至≤45℃，使熔硫殘液中的大量副鹽析出結(jié)晶在沉降冷卻池，然后清液才可返回系統(tǒng)循環(huán)使用。
三、硫泡沫異常現(xiàn)象的成因分析
3.1、前端處理設(shè)備的影響
由于脫硫前端煤氣處理不當(dāng)，煤氣中焦油、粉塵及其它雜質(zhì)等易發(fā)泡物質(zhì)隨煤氣帶入脫硫液中，易導(dǎo)致氧化再生槽無(wú)硫泡沫或產(chǎn)生大量虛泡。故初冷器、電捕焦油器以及預(yù)冷塔操作運(yùn)行的好壞是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
3.2、脫硫催化劑的選擇與工藝、設(shè)備的匹配
我們知道，副鹽的生成與密度非理性上升，對(duì)泡沫的生成、浮選、硫磺的回收影響非常大，一旦打破系統(tǒng)平衡，很難控制。所以脫硫催化劑的選擇在很大程度上決定著脫硫效率、堿耗、溶液再生效果及副鹽生成率等一系列重要指標(biāo)。故選擇一種高效催化劑就成為脫硫工藝的核心。
GLT—01型絡(luò)合鐵脫硫催化劑在焦化脫硫裝置表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì):脫硫效率高、有效的抑制鹽的生成、控制減少脫硫廢液產(chǎn)生、寬溫區(qū)指標(biāo)的穩(wěn)定、常壓脫硫與負(fù)壓脫硫均可達(dá)到理想的狀態(tài)。
3.3、堿源的控制
（1）氨法脫硫PH值相對(duì)穩(wěn)定，但氨來(lái)源的需嚴(yán)謹(jǐn)控制。一方面脫硫系統(tǒng)補(bǔ)加氨水一定是干凈的氨水不能直接補(bǔ)循環(huán)氨水或者剩余氨水，另一方面做好剩余氨水的預(yù)處理環(huán)節(jié)，確保蒸氨系統(tǒng)來(lái)氨的純度，降低有機(jī)物或者油塵含量，減少進(jìn)入脫硫系統(tǒng)造成泡沫發(fā)虛物質(zhì)條件。
（2）鈉法脫硫，在往系統(tǒng)補(bǔ)加純堿液時(shí)，一次性大量的補(bǔ)加堿液極易使氧化再生槽產(chǎn)生大量的虛泡。要采取定時(shí)、定量補(bǔ)加，杜絕一次性補(bǔ)加，以減少或避免虛泡的形成。
3.4、溫度控制
（1）當(dāng)脫硫液溫度升高大于45℃時(shí)，其粘度和表面張力下降，此時(shí)空氣在再生槽內(nèi)就很難形成氣泡。但脫硫液溫度過(guò)低（小于35℃），則脫硫液粘度大，氧化再生槽形成泡沫呈棉絮狀漂浮在槽面不宜分離。
（2）熔硫殘液或者清液未經(jīng)處理而直接返回系統(tǒng)，特別是殘液返回系統(tǒng)的溫度過(guò)高時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致氧化再生槽無(wú)泡沫，還會(huì)致使脫硫系統(tǒng)副鹽增加。
四、硫泡沫異?，F(xiàn)象的處理
4.1、加強(qiáng)煤氣的預(yù)處理工作，盡可能避免煤氣中焦油、粉塵及其它雜質(zhì)等易發(fā)泡物質(zhì)被帶入脫硫液中。
4.2、加強(qiáng)剩余氨水預(yù)處理管理，盡量減少系統(tǒng)廢水中低沸點(diǎn)雜質(zhì)（來(lái)源于阻垢劑、粘泥剝離劑等水處理藥劑）進(jìn)入循環(huán)氨水中。一旦經(jīng)蒸氨操作，被帶入脫硫系統(tǒng)，將會(huì)導(dǎo)致氧化再生槽長(zhǎng)時(shí)間無(wú)泡沫或虛泡多，導(dǎo)致再生系統(tǒng)惡化。
4.3、在脫硫再生設(shè)備設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，盡可能實(shí)現(xiàn)裝備的合理化、科學(xué)化，消除影響氧化再生硫泡沫正常浮選的客觀因素。
4.4、氧化再生槽的液位不宜控制過(guò)高（一般液面距離溢流堰5-10cm），其目的是增加氣泡在溶液中的停留時(shí)間，讓氣泡表面更有機(jī)會(huì)黏附更多的單質(zhì)硫顆粒，使槽面硫泡沫層穩(wěn)定。
4.5、定期檢查噴射器自吸空氣量的大小狀況及槽面硫泡沫變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)清理噴嘴及喉管內(nèi)的堵塞物，保證自吸式噴射器的最佳的吸氧量，使氧化再生槽吹風(fēng)強(qiáng)度保持穩(wěn)定。
綜上所述，氧化再生槽產(chǎn)生硫泡沫異常是由多種因素造成的，所以我們?cè)谔幚磉^(guò)程中，需要從設(shè)備上、工藝上及催化劑使用等多方面查找原因，細(xì)心觀察、精細(xì)管理控制，對(duì)癥下藥，方能解決根本問(wèn)題。
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