高硫化氢含量气体脱硫工艺和设备探讨3:脱硫设备

(2)无论用于新塔设计还是旧塔改造,该装置投入运行后,脱硫液的硫容要增加一倍左右,这样溶液的循环量要比填料塔降低30-50%左右脱硫设备

(3)该装置在用于新塔设计时,由于塔的高度大幅度降低,因此在选取泵的扬程时也要比原来低10米左右,这样大大降低了脱硫系统的动力消耗脱硫设备

(4)由于气液接触时间大幅度降低(25S左右,三层装),这样脱硫原料气中CO2对脱硫液的影响将得到有效的改善,这更加有利于脱硫液对硫化氢的选择性吸收、溶液的再生、硫泡沫的浮选以及降低NaHCO3的生成率脱硫设备

(5)如果用于旧塔改造,该装置投入运行后,该塔的生产能力将提高10%以上脱硫设备

(6)如果用于新塔设计,与填料塔相比,可节省50%的一次性投资费用脱硫设备

2.2 组合吸收装置

所谓的组合吸收装置,是指利用脱硫塔入口管道和塔底空间,在不增加或者稍微增加设备高度的情况下,通过设置特殊的高效吸收内件,对高硫化氢含量气体进行预脱硫,达到降低脱硫塔入口气体硫化氢含量,减轻脱硫塔负荷,提高脱硫塔出口脱硫精度的目的脱硫设备

(1)对冲式管道反应器

对冲式管道反应器是长春东狮公司研发的一种高效预脱硫装置,该反应器安装在脱硫塔入口管道上,不增加占地面积,具有脱硫效率高、阻力小、能耗低等特点脱硫设备。对冲式管道反应器利用两相流体对冲雾化机理,脱硫液从吸收器下部向上喷射,形成液柱,气体从反应器上部向下高速冲击液柱,脱硫液被高度雾化,与气体剧烈接触、充分混合,在很短的时间里完成硫化氢的吸收过程。在较高硫化氢含量的情况下,对冲式管道反应器可以达到很高的脱硫效率。实验装置和工程实例表明,在气体中硫化氢含量3-10g/Nm3、常压脱硫的条件下,对冲式管道反应器可以达到30-50%的脱硫效率,脱硫液硫容高可达到0.3-0.7g/L;而在气体中硫化氢含量500-2000mg/Nm3、加压脱硫的条件下,对冲式管道反应器可以达到40-70%的脱硫效率,脱硫液硫容高可达到0.2-0.5g/L。

(2)塔内组合吸收器

塔内组合吸收器是长春东狮公司在QYD传质内件的基础上开发的一种新型吸收装置,该装置安装在脱硫塔底部,取代了原来的气体分布器脱硫设备。在不增加脱硫液循环量的前提下,塔内组合吸收器可以达到20%-30%以上的脱硫效率。塔内组合吸收器主要用于加压脱硫。

2.3 再生槽

再生槽作用是使用喷射器自吸空气促使脱硫溶液氧化再生,对溶液的气提释放CO2及硫泡沫的浮选脱硫设备。上世纪70年代设计的脱硫液再生多以高塔再生为主,其占地小,可节省一台贫液泵。但从操作方面,不利于脱硫液再生情况的观察、调节。自90年代后期自吸空气喷射再生槽已普遍使用。再生槽是脱硫系统的核心设备,自吸喷射器是再生槽的心脏,若设计加工和安装精度达不到技术标准,会出现抽气不力和倒液现象,影响再生效率的提高。常见再生槽液面不起硫沫或硫沫不起气泡,浮选溢流差、溶液悬浮硫高。脱硫系统的再生好坏关键在于再生槽的结构设计。

为了更有利于硫泡沫的浮选,再生槽一般设置有2块分布板,分布板的作用是将脱硫液中气泡进行重新分布,使之弥散成大量的小气泡在上升过程中分布均匀并且能使欲浮选的硫颗粒附着在气泡表面,一方面增大气液接触面积,另一方面稳定再生槽脱硫液液面,以利硫泡沫的有效浮选聚合分离脱硫设备。下层分布板一般距槽底2米,上层分布板距脱硫液面1~1.5米,分布板上孔径通常设置为φ15~20mm,孔间距为20mm左右,且多以三角形排列设计。为了减少硫泡沫的沉积,减少单质硫对再生槽本体的腐蚀,喷射器尾管末端距再生槽底部的距离为600~800mm。

再生槽的有效高度即溶液的实际深度应根据喷射器入口脱硫液体压力而定,若选用的富液泵扬程高、槽径大,可适当增加再生槽的有效高度脱硫设备。喷射器入口液压0.35~0.45MPa,再生槽有效深度5.0~5.5m即可。但须注意富液泵的扬程一般比贫液泵的扬程高,按0.6~0.7MPa选择为宜。另外,进入喷射器的富液通过高位槽(环管)均匀分布,对于多个喷射器的运行更加平稳。再生槽的实际吹风强度亦要大于100m3/(m2·h),生产运行效果较好。

溶液在再生槽中停留的时间,是一项重要设计参数脱硫设备。一般在再生槽中溶液停留时间按10~15min为宜。

对于直径大于8米的再生槽,为了便于浮选在再生槽表面的硫泡沫尽快溢流,减少硫泡沫的停留时间,除在再生槽周边设置大于500mm的溢流槽外,中间还应增加额外的硫泡沫溢流槽脱硫设备

2.4 富液槽

出脱硫塔的富液要有足够的停留时间,一个是让富液中HS-进一步氧化,另一方面让富液中单原子态的硫之间能进一步充分结合,形成S4,S6及更稳定的S8原子团,最后S8原子团聚合成稳定的硫颗粒脱硫设备。这样,这些细小硫颗粒再到喷射再生槽,吸氧过程中被氧化的几率就大大降低。至于停留时间多少合适,要依据工艺状况以及硫化氢高低来定。

另外,进行高硫化氢含量湿法脱硫系统设计时,应对其水、硫回收等辅助系统给予足够重视脱硫设备。这些辅助系统因为不会在短时间内对脱硫操作产生影响,往往会被人们忽略。

(1)水系统:由于脱硫液在系统中不断循环,与煤气充分接触,水中的离子对系统的影响不可忽略脱硫设备。特别是系统的工艺补充水,包括化碱用的水、脱硫催化剂活化时用水及熔硫系统的冲洗水,应使用软水,防止硬水中的钙、镁离子与硫酸根反应生成沉淀造成系统盐堵或其它部位堵塞。

在脱硫泵的选型时必须注意,泵填料要选择无冷却水的机械密封,否则机械密封的冷却水漏入脱硫液系统很不容易发现脱硫设备

(2)硫磺回收系统

过去,人们常习惯于连续熔硫,熔硫废液简单处理后重新返回系统,结果造成脱硫液中副盐升高,部分外排置换;熔硫后废液简单处理返回系统后,造成再生槽经常出现虚泡,影响硫泡沫的溢出脱硫设备。随着环保的重视及成本概念提出,现在多数新上装置都将硫泡沫处理系统改为先机械过滤再间歇熔硫。硫泡沫先经过滤将硫膏水分含量降至40%以下熔硫,减少熔硫负荷,排出的残液大大减少。尽可能减少熔硫废液对脱硫系统的影响。

另外,在硫泡沫处理系统的设计当中应注意,硫泡沫槽在运行中必须有搅拌装置,否则,正常生产运行过程中可能造成硫泡沫与脱硫液在泡沫槽中分层,导致硫泡沫处理系统不能正常运行脱硫设备。根据硫泡沫及脱硫液的黏度,搅拌装置通常转速选择为15~20转/分钟。

总之,高硫化氢含量湿法脱硫系统能否长期稳定运行,系统的设计是前提,其次才是脱硫系统的操作管理脱硫设备。除了选择合理的工艺路线外,应该充分重视设备的选型。

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