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脫硫噴射器-栲膠法脫硫注意事項(xiàng)

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

    2V5++HS=2V4++S+H+    (2)

    同時(shí)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(jià)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(shí)生成H2O2。    

    2O2+THQ=TQ+H2O2    (5)

    H2O2氧化四價(jià)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(duì)脫硫和硫磺回收的操作是不利的,它能造成熔硫和過(guò)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(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象,盡管隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延續(xù)能逐漸轉(zhuǎn)入正常,但對(duì)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(guò)程稱(chēng)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(shí),氫離子濃度降低,吸附層中正離子進(jìn)入擴(kuò)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(shí)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?,氧化過(guò)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?xiàng)l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(dá)到或滿(mǎn)足脫硫要求,可用檢測(cè)溶液消光值的方法,以穩(wěn)定在0.45左右即為終點(diǎn)。

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(shí)間:5~10min

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

    噴射再生槽噴射器噴嘴液速:15~20m/s(既進(jìn)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(guò)程中生成的中間產(chǎn)物HS-在遇氧時(shí)生成的,即(一個(gè)吸收反應(yīng),一個(gè)氧化反應(yīng)):

    Na2CO3+H2S+NaHCO3+NaHS

    2NaHS+2O2+Na2S2O3+H2O    

    吸收和氧化這兩個(gè)反應(yīng)在吸收塔內(nèi)就完成了。也就是說(shuō),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(jìn)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(shí),就會(huì)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(shí)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(guò)100g/l,超過(guò)了就要提取副產(chǎn)物,否則,溶液的脫硫能力就會(huì)下降。副產(chǎn)物達(dá)到一定濃度就會(huì)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(shì)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(shí)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(shí),NaHCO3不能及時(shí)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(huì)使脫硫液中的NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3太少。為了氣體脫硫合格,勢(shì)必會(huì)往溶液中大量的加Na2CO3,使得NaHCO3在溶液中積累越來(lái)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(huì)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(guò)高,否則會(huì)使Na2S2O3副產(chǎn)物增多,同時(shí)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(shí)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(guò)高,副反應(yīng)會(huì)急劇增加,再生槽內(nèi)的硫顆粒因碰撞加劇而長(zhǎng)大下沉,從而通過(guò)貧液槽進(jìn)入脫硫塔,易造成填料堵塞;溫度過(guò)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(jìn)口處壓力≥0.32MPa。另外,根據(jù)再生槽內(nèi)液量開(kāi)啟噴射器的臺(tái)數(shù)。(每臺(tái)噴射器允許液量40~50m3/h)溶液在再生槽內(nèi)停留時(shí)不能低于5min。此外,保證再生槽內(nèi)的硫磺沫及時(shí)溢流出來(lái)使十分必要的。


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