一、脱硫液再生操作中出现的问题
我厂煤气脱硫工段,采用以氨为碱源、ZL催化的湿式氧化法、高塔再生工艺。脱硫液在脱硫塔内吸收硫化氢后,进入循环槽,再经溶液循环泵加压后同压缩空气并流进入再生塔再生。脱硫液氧化再生所产生的硫泡沫从再生塔顶溢流堰均匀溢出,经收集槽收集后自泡沫管流入地面的泡沫槽,再生后的脱硫液自流入脱硫塔。工艺流程如图1所示:
主要反应为:
脱硫反应:NH3·H2O+H2S≒NH4HS+H2O
再生反应:
H2N—CS—NH2+1/2O2→H2N—CO—NH2+S↓
副反应:2(NH4)2S2O3 +2O2→(NH4)2SO4
NH4CN+(NH4)2Sx≒NH4CN S +(NH4)2S(x-1)
在生产过程中发现,再生塔顶泡沫层厚度大,硫泡沫在再生塔顶部停留时间长,导致溢流堰四周溢流出的泡沫粘度大、流动性差而易在收集槽内堆积,如清理不及时,便会增厚且变硬,最终超过溢流堰高度,使泡沫不能从其四周均匀溢出而脱除,脱硫液悬浮硫升高,成份变差影响脱硫效果。有时,压缩空气量波动较大会造成鼓出泡沫夹带脱硫液,极易将收集槽中沉积的块状硫膏冲下堵塞泡沫管,致使大量泡沫从再生塔顶的人孔溢出,严重破坏现场的作业环境。
为了解决以上问题,我们关小脱硫液进入再生塔的阀门5 (见图二) 使管道憋压,在倒“U”形弯的顶部2产生约0.1MPa的压力,然后用消防带从其顶部放散管3处引液,由人孔4处对顶部收集槽进行人工冲洗,防止硫膏的堆积。
但是,此操作难度大,处理不彻底,不能有效解决泡沫堆积的问题。主要表现为:再生塔进液阀门的开闭打破了系统的正常运行状态,造成冲洗期间脱硫液流量迅速减小(正常时段约为1400m3/h,此时减小约300m3/h),致使再生塔内液位快速下降,顶部再生的硫泡沫大量下落接近满流排液管,随母液进入脱硫塔,严重影响脱硫液的质量和煤气脱硫效果。同时,操作位置处于49 m高空,塔顶处有高浓度的氨气,操作条件极为恶劣,对操作工人安全和健康极为不利。
二、改进措施
1.减小泡沫层厚度,稳定压缩空气流量
为了提升母液液面高度,降低泡沫层厚度,我们采取适当关小再生塔自流入脱硫塔的进液阀门1的方法,使再生塔内脱硫液液位升高近300㎜。泡沫层厚度减小,使再生所产生的硫泡沫及时脱除,泡沫粘度降低,增加了流动性,使其容易脱除而有利于再生。当压缩空气及循环量波动时,能有效抑制硫泡沫进入脱硫塔,减轻脱硫塔内填料的堵塞,实现有效的循环,提高脱硫塔的使用周期和效率,为脱硫塔稳定运行提供了保障。
为了便于观察并及时调节压缩空气量,我们将原来设在现场的压缩空气流量及压力显示表引至操作室,以便于及时调控空气流量保持稳定,有效缩短因空气流量减小导致的泡沫断流时间,解决了长时间不出泡沫而造成的泡沫粘度大,易堵塞泡沫管道的问题。
2.设置硫泡沫收集槽自动冲洗装置
在再生塔收集槽上部,用DN100 mm的不锈钢管制做环管,下部打孔(孔径6mm,孔距150mm)制成环形喷洒管道。在脱硫塔下液封处开口引管取出母液,安装一台高扬程喷洒泵(功率:20KW扬程:80m流量:50m3/h),与塔顶圆环喷洒管连接。每班开启喷洒泵2次即可达到冲洗再生塔收集槽内沉积泡沫的目的。由于冲洗方便且效果明显,在操作中有效地避免了泡沫的堆积,泡沫导出顺畅,没有再出现泡沫管堵塞的事故。参见图2。
图2 改进后系统示意图
三、改善效果
1.通过调节再生塔顶母液排出阀门开度,有效控制泡沫层厚度,达到了增加泡沫流动性、减轻堆积而有利于再生的目的。
2.新增喷洒泵后,仅需在地面进行喷洒泵的开停操作,即可实现对泡沫收集槽及泡沫管的自动冲洗,有效改善了员工的操作环境,劳动强度大大减轻。
3.经过半年多的使用观测,在每日仅外排脱硫液8-10 t的情况下,系统循环脱硫液中的悬浮硫含量稳定在0.5-1.0g/L,富盐含量(以NH4CN S和(NH4)2S2O3 为主)稳定在150-200 mg/L,收集槽底部没有发现硫堆积现象,泡沫管道内挂壁得到了清洗,泡沫流出均匀,没有再出现过泡沫鼓出不畅的情况,为脱硫系统的长期高效运行打下坚实的基础。
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