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焦爐煤氣脫硫過程發生虛泡的分析與探討
分類：
科研動態
發布時間：
2022-04-22 11:23
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焦爐煤氣濕法脫硫系統中，在催化劑的作用下，弱堿性的溶液在脫硫塔內完成對硫化氫的吸收和轉化，自身由貧液轉變為富液，之后富液進入氧化再生槽內被氧化再生，并恢復為貧液狀態，然后繼續回到脫硫塔。在這個過程中，氧化再生槽不僅擔負著富液的氧化再生任務，還兼有硫泡沫的浮選與分離的作用。對于噴射氧化再生槽，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。對于高塔再生，空氣是空壓機強制補入，浮選原理與上述相同。
在我們的技術服務過程中，經常會遇到噴射再生槽或者高塔再生產生的硫泡沫出現異常現象，表現為硫泡沫量少、無泡沫、虛泡及皀泡等。下面根據我個人從事GLT--絡合鐵脫硫技術服務及多年煤氣脫硫氣體凈化工藝設備、管理的經驗，從氧化再生設備及其工藝操作管理方面來探討硫泡沫浮選異常的產生原因及處理措施。
一、氧化再生設備：再生槽噴射器液位調節器
氧化再生槽是濕法脫硫系統關鍵設備之一，它擔負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計上首先要計算出槽的直徑、槽的有效高度、噴射器的個數、噴嘴的直徑四個關鍵參數。在計算槽的直徑時，要涉及到吹風強度和噴射器的抽吸系數；在計算再生槽的有效高度時，要涉及到溶液在再生槽內停留時間；在計算自吸式噴射器個數時，要涉及到其噴嘴口徑和單支噴射器每小時的溶液量；在計算溶液停留時間時，要涉及到再生槽的有效容積及溶液循環量等參數。
絡合鐵脫硫催化劑再生過程，理論上每脫1kg硫磺，氧化再生所需的空氣量為6.3m3，而應用中實際經驗值受空氣利用率的影響，高塔再生，每生產1kg硫磺至少需要8m3/h空氣；噴射再生，每生產1kg硫磺至少需要12m3空氣；因此，絡合鐵投運前首先要充分考慮氧化再生槽在設計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間。氧化再生槽內一般設置2－3層分布板，分布板的孔徑過小易被垢物堵塞，孔徑過大則液面翻滾地厲害；再生槽有無分布板至關重要，它會嚴重影響單質硫的聚集和浮選；分布板的作用是使噴射器尾管出來的夾帶著無數氣泡的脫硫液，在槽內迅速形成無數的氣泡群，氣泡群在其自身浮力的作用下，向上漂浮，同時游離在溶液中的單質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，其表面粘附的單質硫相應就較多，這樣就大大提高了單質硫的浮選能力，且能保持液面穩定。而無分布板的再生槽，在氣泡由下向上漂浮時，由于氣泡所受的壓強越來越小，它的體積就越來越大，勢必造成槽內溶液翻騰厲害，且浮選出的氣泡極易破碎，不能形成穩定的泡沫層，其所帶出的單質硫應對就較少，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）進入噴嘴形成高速射流，吸氣室產生負壓將空氣吸入混合管內。此時空氣呈微氣泡狀擴散到液相中，氣液在此得到充分接觸，并形成高速渦流狀態，再生效率在混合管可達80%。噴射器在設計上要求溶液經過噴嘴的流速要達到18－25m/s，混合管的長度是其管徑的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，太高或太低都會影響再生效率。但需特別說明的是，由于自吸式噴射器在設計制作精度及安裝要求較高，建議企業在選用自吸式噴射器時，找專業生產廠家來定制。
二、工藝操作過程的控制堿源溫度再生風量
2.1、以氨水為堿源的脫硫液溫度應控制在32-38℃之間
脫硫液溫度過高，特別是在脫硫液溫度超過45℃時，脫硫液粘度和表面張力下降，此時空氣在再生槽內就難以形成氣泡，硫顆粒就不能粘附在其表面，而且形成的氣泡擴散到界面也易碎，這樣硫顆粒就不能被及時浮選出來，造成脫硫液中懸浮硫升高。相反脫硫液溫度過低，則再生槽浮選出的硫泡沫層變薄，呈棉絮狀漂浮在槽面，也不利于單質硫的浮選。
2.2、再生的空氣量宜保持相對穩定
氧化再生槽吹風強度對硫泡沫的浮選及分離影響極大。吹風強度過大則會因溶液湍動翻滾地厲害使形成的硫泡沫相互撞擊而破碎，造成單質硫的二次浮選，使再生效率下降。但吹風強度過低，再生槽溶液中大氣泡較少，這些少量的大氣泡穿過分布板而被切割成小氣泡的數量也相對減少，再生液中硫顆粒粘附在氣泡表面的機會就大大減少，導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溢流，同時避免硫泡沫夾帶清夜過多。
當硫泡沫在液面上停留時間過長，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。反則溢流量過大，硫泡沫在液面上停留時間過短而使單質硫來不及粘附在氣泡表面，亦會導致槽面硫泡沫稀少，泡沫層薄則容易被破壞，進而影響硫磺的正常浮選。
2.4、硫回收裝置
（1）壓濾機濾液中小粒徑的有機物及油塵會漂浮在濾液上面，一般濾液是經地下槽或者中間槽再打入系統的，地下槽或者中間槽可見的油層，以及設備壁板上附著的油垢，定期清理，可減少返回系統的總油塵含量，降低泡沫發虛的機率。
（2）熔硫釜操作應該定期熱洗，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，導致清液渾濁，混濁的清液回流系統，對脫硫工況的穩定極其不利。另外還應按時排硫、排渣、排無法熔容的高沸點的鹽類殘液。熔硫殘液、上清液必須經冷卻和過濾等處理后再返回系統，以減輕對脫硫液組分的干擾，防止硫泡沫浮選異常。
熔硫殘液處理不當返回系統，易使溶液發泡，產生虛泡過多，且不易分離。熔硫殘液在返回系統前，需經多級沉降冷卻降溫至≤45℃，使熔硫殘液中的大量副鹽析出結晶在沉降冷卻池，然后清液才可返回系統循環使用。
三、硫泡沫異常現象的成因分析
3.1、前端處理設備的影響
由于脫硫前端煤氣處理不當，煤氣中焦油、粉塵及其它雜質等易發泡物質隨煤氣帶入脫硫液中，易導致氧化再生槽無硫泡沫或產生大量虛泡。故初冷器、電捕焦油器以及預冷塔操作運行的好壞是非常重要的一個環節。
3.2、脫硫催化劑的選擇與工藝、設備的匹配
我們知道，副鹽的生成與密度非理性上升，對泡沫的生成、浮選、硫磺的回收影響非常大，一旦打破系統平衡，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。故選擇一種高效催化劑就成為脫硫工藝的核心。
GLT—01型絡合鐵脫硫催化劑在焦化脫硫裝置表現出強大的優勢:脫硫效率高、有效的抑制鹽的生成、控制減少脫硫廢液產生、寬溫區指標的穩定、常壓脫硫與負壓脫硫均可達到理想的狀態。
3.3、堿源的控制
（1）氨法脫硫PH值相對穩定，但氨來源的需嚴謹控制。一方面脫硫系統補加氨水一定是干凈的氨水不能直接補循環氨水或者剩余氨水，另一方面做好剩余氨水的預處理環節，確保蒸氨系統來氨的純度，降低有機物或者油塵含量，減少進入脫硫系統造成泡沫發虛物質條件。
（2）鈉法脫硫，在往系統補加純堿液時，一次性大量的補加堿液極易使氧化再生槽產生大量的虛泡。要采取定時、定量補加，杜絕一次性補加，以減少或避免虛泡的形成。
3.4、溫度控制
（1）當脫硫液溫度升高大于45℃時，其粘度和表面張力下降，此時空氣在再生槽內就很難形成氣泡。但脫硫液溫度過低（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處理而直接返回系統，特別是殘液返回系統的溫度過高時，不僅會導致氧化再生槽無泡沫，還會致使脫硫系統副鹽增加。
四、硫泡沫異常現象的處理
4.1、加強煤氣的預處理工作，盡可能避免煤氣中焦油、粉塵及其它雜質等易發泡物質被帶入脫硫液中。
4.2、加強剩余氨水預處理管理，盡量減少系統廢水中低沸點雜質（來源于阻垢劑、粘泥剝離劑等水處理藥劑）進入循環氨水中。一旦經蒸氨操作，被帶入脫硫系統，將會導致氧化再生槽長時間無泡沫或虛泡多，導致再生系統惡化。
4.3、在脫硫再生設備設計安裝過程中，盡可能實現裝備的合理化、科學化，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間，讓氣泡表面更有機會黏附更多的單質硫顆粒，使槽面硫泡沫層穩定。
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，及時發現清理噴嘴及喉管內的堵塞物，保證自吸式噴射器的最佳的吸氧量，使氧化再生槽吹風強度保持穩定。
綜上所述，氧化再生槽產生硫泡沫異常是由多種因素造成的，所以我們在處理過程中，需要從設備上、工藝上及催化劑使用等多方面查找原因，細心觀察、精細管理控制，對癥下藥，方能解決根本問題。
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