脫硫噴射器-栲膠法脫硫注意事項

2018.06.26

1  化學(xué)反應(yīng)原理

    堿性水溶液吸收H2S。    

    Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS    (1)

    五價釩配合離子氧化HS－析出硫磺，五價釩被還原成四價釩絡(luò)離子。

    2V5++HS=2V4++S+H+    (2)

    同時醌態(tài)栲膠氧化HS－析出硫磺，醌態(tài)栲膠被還原成酚態(tài)栲膠。

    TQ+HS－=THQ+S    (3)

    醌態(tài)栲膠氧化四價釩配合離子，使釩配合離子獲再生。

    TQ+V4++2H2O=V5++THQ+OH－  (4)

    空氣中氧化酚態(tài)栲膠，使栲膠獲再生，同時生成H2O2。    

    2O2+THQ=TQ+H2O2    (5)

    H2O2氧化四價釩配合離子和HS－

    H2O2+HS－=H2O+S+OH—    (6)

    氣體中含有CO2、HCN、O2以及因H2O2引起的副反應(yīng)。

2  栲膠溶液的預(yù)處理

    栲膠水溶液的膠粘性和易發(fā)泡性對脫硫和硫磺回收的操作是不利的，它能造成熔硫和過濾困難，致使脫硫液懸浮硫含量增高，副反應(yīng)加劇，消耗增加，脫硫液活性下降。

    未經(jīng)預(yù)處理的栲膠溶液引入系統(tǒng)后會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，盡管隨著運轉(zhuǎn)時間的延續(xù)能逐漸轉(zhuǎn)入正常，但對生產(chǎn)的影響是不可忽視的。

    按照一定組成配制的堿性栲膠水溶液，在一定的操作條件下通空氣氧化，消除溶液中的膠粘性及發(fā)泡性，并將其中的酚態(tài)栲膠氧化變?yōu)轷珣B(tài)栲膠的操作過程稱為溶液的預(yù)處理。

    根據(jù)膠體溶液雙電層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，當(dāng)溶液的pH值升高時，氫離子濃度降低，吸附層中正離子進入擴散層，促使顆粒降解，溶液的膠粘性被破壞，當(dāng)溶液加熱并通入空氣氧化時丹寧發(fā)生降解反應(yīng)，大分子變小，表面活性物質(zhì)變?yōu)楸砻娣腔钚晕镔|(zhì)，溶液的膠粘性變?nèi)跻灾料В趸^程中丹寧的酚態(tài)結(jié)構(gòu)變?yōu)轷珣B(tài)結(jié)構(gòu)使溶液具有活性。

    推薦預(yù)處理條件如下：(用Na2CO3預(yù)處理)

    栲膠濃度：10～30g／1

    堿度(Na2CO3)10～25g／1

    氧化溫度：70～90℃

    空氣量：以溶液不翻出制備容器外為準(zhǔn)。

    判斷溶液預(yù)處理是否達到或滿足脫硫要求，可用檢測溶液消光值的方法，以穩(wěn)定在0.45左右即為終點。

3  生產(chǎn)控制條件

    溶液成分：總堿度0.4mol／l Na+

    其中Na2CO3：0.1mol／1Na2CO3(5.0g／l)    

    NaHCO3：0.1mol／lNaHCO3(25g／l)

    栲膠：1.0～2.0g／l

    NaVO3：1.0～1.5g／l    

    pH值：8.5～9.0

    懸浮硫：0～0.5g／l

    Na2S2O3：0～10.0g／l  

    溶液硫含量：0.1g／l

    吸收液氣比：0.1～0.015L／m3    

    操作溫度：入脫硫塔氣體溫度30～40％

    液體溫度高于氣體溫度：3～5℃

    再生溫度：35～40％

    熔硫釜加熱溫度：130～150％

    半水煤氣脫硫前H2S≤2g／l    

    脫硫后H2S≤0.1g／1

    變換氣脫硫后：H2S≤10mg／l

    噴射再生槽內(nèi)溶液停留時間：5～10min

    噴射再生槽內(nèi)吹風(fēng)強度：70～120m3／m2·h

    噴射再生槽噴射器噴嘴液速：15～20m／s(既進噴射器前的液體壓力應(yīng)≥0.32MPa)

    熔硫釜內(nèi)壓力＜0.8MPa

    消耗參考值：

    堿：1.5～2.0kg／tNH3

    NaVO3(V2O5)、0.02～0.03 kg／t NH3

    栲膠：0.05～0.1 kg／tNH3

4  副反應(yīng)及生成物與控制

    1)硫化硫酸鹽是H2S在被吸收過程中生成的中間產(chǎn)物HS－在遇氧時生成的，即(一個吸收反應(yīng)，一個氧化反應(yīng))：

    Na2CO3+H2S+NaHCO3+NaHS

    2NaHS+2O2+Na2S2O3+H2O    

    吸收和氧化這兩個反應(yīng)在吸收塔內(nèi)就完成了。也就是說，煤氣中的氧含量越高，其副產(chǎn)物生成的就越多，消耗的堿也就越多。因此控制煤氣中的氧含量，是減少副產(chǎn)物生成的根本。

    2)如果栲膠溶液中的V5+缺少，使HS－的氧化反應(yīng)不能進行徹底。

    (NaHS+NaHCO3+NaVO3，NaV2O5+S+H2S+Na2CO3)其中HS—將帶到再生槽內(nèi)與空氣接觸，當(dāng)為提供參加反應(yīng)物氧化時，就會有更多的生成硫代硫酸鹽。如果V5+保持足夠量，保證其HS－與V5+的反應(yīng)時間，也將減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生。    

    3)硫氰酸鹽是半水煤氣中氰化氫被溶液吸收與S反應(yīng)生成，其反應(yīng)式為：

    Na2CO3+HCN+NaCN+NaHCO3    

    NaCN+S→NaCNS

    生成的硫氫化鹽也要消耗堿。

    要求副產(chǎn)物硫代硫酸鈉和硫氫化鈉分別不要超過100g／l，超過了就要提取副產(chǎn)物，否則，溶液的脫硫能力就會下降。副產(chǎn)物達到一定濃度就會影響堿的溶解，甚至析出鹽堿造成堵塞。要想保持脫、硫正常，又不影響副產(chǎn)物，那么勢必就要扔掉一部分溶液，這樣既增加了化工物料的消耗，同時也造成了環(huán)境污染。因此，改善操作，減少副產(chǎn)物的生成是減輕環(huán)境污染合降低物耗的關(guān)鍵所在。

    溶液成分失調(diào)及控制

    在栲膠脫硫溶液比例失調(diào)時，NaHCO3不能及時轉(zhuǎn)換成Na2CO3    

    如吸收反應(yīng)式：Na2CO3+H2S→NaHCO3+NaHS

    加V2O5析硫與NaHCO3轉(zhuǎn)換為Na2CO3的反應(yīng)是：

    NaHS+NaHCO3+NaVO3→NaV2O5+S↓+H2S +Na2CO3    

    在栲膠脫硫溶液中，栲膠的作用是把V4+氧化成V5+，V5+把HS－氧化成單質(zhì)硫。

    如果V5+在溶液中失去或低于工藝指標(biāo)太多，會使脫硫液中的NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3太少。為了氣體脫硫合格，勢必會往溶液中大量的加Na2CO3，使得NaHCO3在溶液中積累越來越多。另外。栲膠量少或栲膠質(zhì)量不合格等，不能將催化劑反應(yīng)中的V4+氧化成V5+，V4+容易與O2和單質(zhì)硫生成S-O-V沉淀物，會使溶液再生不好，顏色成深褐色，活性下降，總堿度也不應(yīng)控制過高，否則會使Na2S2O3副產(chǎn)物增多，同時溶液吸收CO2的量也增多。

6  再生效果

    脫硫液的再生受溶液成分、再生溫度、自吸空氣量、溶液在再生槽內(nèi)停留時間等因數(shù)的影響。一般而言，再生溫度控制在40℃左右為宜。溫度過高，副反應(yīng)會急劇增加，再生槽內(nèi)的硫顆粒因碰撞加劇而長大下沉，從而通過貧液槽進入脫硫塔，易造成填料堵塞；溫度過低，則使主反應(yīng)速度減慢，不利于再生。自吸空氣量大小與再生泵的出口壓力成一定正比例關(guān)系，必須保證噴射器液體進口處壓力≥0.32MPa。另外，根據(jù)再生槽內(nèi)液量開啟噴射器的臺數(shù)。(每臺噴射器允許液量40～50m3／h)溶液在再生槽內(nèi)停留時不能低于5min。此外，保證再生槽內(nèi)的硫磺沫及時溢流出來使十分必要的。