在生产中,湿法脱硫绝大多数是以硫泡沫浮选的方式来分离单质S的。硫回收是整个脱硫生产中的一个重要环节,近几年来,我们看到的是,无论焦炉煤气还是半水煤气(或水煤气)还是变换气脱硫,硫回收的重要性越来越明显,而且成为脱硫系统运行正常与否的一个关键因素。因为它不仅影响到脱硫后H2S含量的高低,还直接关系到生产成本,而且由于环保、安全等因素,在操作上也大大增加了压力。在最初的硫磺回收工艺中,基本采用间歇熔硫,而随着企业规模的不断扩大和高硫煤在企业的广泛使用,间歇熔硫又逐渐被连续熔硫所代替。但是,近几年来,连续熔硫存在的问题日渐明显,碱耗的增加,副盐含量的升高,废

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“DS型硫泡沫过滤机+熔硫”技术的使用意义

2014-12-16 08:48 来源: 东狮脱硫技术协作网微信

在生产中,湿法脱硫绝大多数是以硫泡沫浮选的方式来分离单质S的。硫回收是整个脱硫生产中的一个重要环节,近几年来,我们看到的是,无论焦炉煤气还是半水煤气(或水煤气)还是变换气脱硫,硫回收的重要性越来越明显,而且成为脱硫系统运行正常与否的一个关键因素。因为它不仅影响到脱硫后H2S含量的高低,还直接关系到生产成本,而且由于环保、安全等因素,在操作上也大大增加了压力。

在最初的硫磺回收工艺中,基本采用间歇熔硫,而随着企业规模的不断扩大和高硫煤在企业的广泛使用,间歇熔硫又逐渐被连续熔硫所代替。但是,近几年来,连续熔硫存在的问题日渐明显,碱耗的增加,副盐含量的升高,废液排放量的增多,腐蚀、堵塞、泡沫浮选不好等均与其有关。特别是很多焦化厂,因为连续熔硫等因素,其运行可以说是到了举步维坚的程度,影响相当严重。为此,先过滤再熔硫的技术得到关注,但过滤技术上又有新问题,过滤的效果、操作的难度,处理量上的限制、生产环境的污染、生产成本的高低以及硫泡沫成份的特殊性等,这一系列问题使得我们对过滤机的要求达到了一个更高、更全面的层次。为此,经过不断开发和研究,长春东狮科贸实业有限公司开发了DS型硫泡沫专用过滤机,过滤后滤饼进熔硫釜熔硫,滤液回系统。DS型硫泡沫过滤技术不同于任何以往曾用于硫泡沫过滤中的过滤技术,它结合了脱硫液的粘度、密度、腐蚀性、硫颗粒大小等因素,并满足了企业生产规模大、煤气H2S含量高、处理量大的问题,又克服了连续熔硫的诸多不利之处,适应了现代化的脱硫生产。在使用过程中突出了其技术的先进性、实用性和前瞻性。

采用该过滤机过滤后再去熔硫,避免了大量清液进熔硫釜被加热升温再回系统的问题,节约了蒸汽用量,减少了副盐的生成量,降低了碱耗,而增加的只有几千瓦时的电耗。下面从以上几个方面将该技术与连续熔硫技术作以比较。

1 降低了蒸汽消耗量

一般情况下,再生溢流的硫泡沫液体含量90%左右,那么,采用连续熔硫每生产1吨硫磺,将从熔硫釜回流脱硫液9吨,DS型硫泡沫过滤机过滤后,滤饼含水量30%,也就是每生产1吨硫磺,还要有0.43吨脱硫液随过滤后的滤饼进入熔硫釜,所以采用DS型硫泡沫过滤机过滤后再熔流比直接连续熔硫,每生成1吨硫磺减少进熔硫釜溶液8.57吨,这些溶液进熔硫釜通常需要从35℃左右被加热到70~90℃后出熔硫釜,那么这部分溶液温度的升高需要的蒸汽量计算如下:

Q液=W液C液(T出-T入)

=8.57×103×4.18×(353-308)

=1612017KJ

由热量衡算式得:

Q汽=Q液+Q损

即:R汽˙M汽=Q液+Q液×8%

所以:

式中:

Q液—脱硫液吸收的热量,KJ;

W液—脱硫液的质量,kg;

C液—脱硫液的比热,取水的比热4.18KJ/kg˙k

T入、T出—进出熔硫釜脱硫液温度,入口按35℃计,出口温度一般控制在70-90℃,在此按80℃计;

Q汽—蒸汽传给脱硫液的热量;

Q损—传热过程损失的热量,在此按脱硫液吸收热量的8%计;

R汽—蒸汽的冷凝热;KJ/kg,按压力0.45MPa计;

M汽—所需蒸汽的质量,kg。

从计算结果看出,使用DS型硫泡沫过滤机过滤后熔硫将比连续熔硫每吨硫磺节约蒸汽821kg,如此算来,对于一个处理气量为60000Nm3/h的焦炉煤气脱硫系统,入口H2S按5000mg/Nm3,口控制100mg/Nm3以下,硫回收率85%,则每天节省蒸汽4634kg。

2 减少溶液的温升

采用连续熔硫的厂家,如果不回收回流液是不可能的,因为那样不仅浪费大而又为环保所不容。如果先冷却再回系统,自然是好,但自然冷却需要较长的时间、设备、场地,溶液量的增加等都是问题,如果采用冷却介质来冷却,那就大大增加了运行成本,而且容易在冷却过程出现析盐、堵塞等现象,所以,特别是一些气量大,煤气H2S含量高的大规模焦化企业,熔硫釜回流液回系统前进行冷却处理的几乎没有,大部分直接回系统。这样就导致了溶液温度过高,特别是在夏季,给系统的运行带来很大困扰。还是以气量为60000Nm3/h、煤气H2S为5g/Nm3的焦炉煤气脱硫为例,采用连续熔硫比先用DS型过滤机过滤再熔硫将每天多排出回流液48.4吨。根据热量平衡关系:

M热˙C热˙(T2-T)=M冷˙C冷(T-T1)

=(48.4×103×353+1050×103×308)/(48.4×103+1050×103)

=310K=37℃

T-T1=37-35=2℃

式中:

M热—熔硫釜每天回液量kg;

M冷—系统溶液总量, 1000m3×1050kg/m3=1050×103kg;

C热、C冷—分别是回流液和系统溶液的比热,C热=C冷;

T1—脱硫液的初始温度,k,308k;

T2—熔硫釜回液的温度,k,取353k;

T—混合后脱硫液的温度,k。

由上面的计算看出,连续熔硫较DS过滤机过滤后再熔硫,每天内熔硫釜回流液将导致系统溶液温度升高29℃。连续不断的回收熔硫液,特别是在夏季,会使系统温度严重超高,对系统的正常运行带来很大影响,甚至难以维持生产。

3 有利于降低副盐生成率

我们知道,温度过高,有利于副盐的生成,特别是温度超过50℃时,Na2S2O3生成率近乎直线上升。而熔硫釜回流液温度大多在70-90℃之间,虽说釜内溶液中的氧没有再生槽(塔)内那么充足,但硫泡沫及液体从再生槽出来,其中也溶解一定量的氧,在釜内较高的温度下与溶液中的Na2CO3和HS-或单质S生成Na2S2O3的速度是非常快的。我们曾专门在一气量为60000Nm3/h,入口H2S5000mg/Nm3的厂家多次分析过Na2S2O3含量,当时硫泡沫取样分析Na2S2O3结果平均为:21.3g/L,而熔硫釜出来的清液中Na2S2O3分析结果平均则是51.4g/L。其每天回收硫磺5.7吨,采用连续熔硫,每天最少从熔硫釜排出51.3吨清液,而如果先用DS型硫泡沫过滤机过滤再熔硫,则每天少排49吨清液,这49吨脱硫液经熔硫高温再回流,将多产生副盐Na2S2O3:(51.4-21.3)×49/1.05=1405kg,系统溶液总量1000m3,所以,采用DS型过滤机每天内将能使整个系统溶液中Na2S2O3浓度的增长减少1405/1000=1.405g/L。另外,在大量熔硫釜回流液回至系统时,引起短时间内局部温度过高而副反应加快,副盐生成量大增,在此就不必多论。

4 有利于碱耗的降低

近几年,无论是氮肥待业或焦化行业的脱硫,碱耗高的现象比比皆是,甚至有些厂家高到令人吃惊。关于副盐的增长引起碱耗的升高及熔硫导致副盐增长,大多数企业生产管理人员都有所了解。但是采用连续熔硫增加的碱耗到底有多大,几乎很少有人去关心,出现碱耗高的现象,只是一味的从其它方面找原因,最后也是当举功甚微。在脱硫系统溶液中,Na2S2O3不管是哪种反应而来的,其Na+唯一来源于Na2CO3,所以每生成1molNa2S2O3最终要消耗掉1molNa2CO3,也就是每生成1kgNa2S2O3,要消耗掉0.67kgNa2CO3象以上(标题3)中所举的气量60000Nm3/h,入口H2S5000mg/Nm3的厂家,每天回收硫磺5.7吨,至少从熔硫釜排出51.3吨清液。清液中Na2S2O3由21.3升至51.4,每天因连续熔硫导致副盐增长而增加的碱耗为:(51.4-21.3)×51.3/1.05×0.67=985kg。而使用DS型硫泡沫过滤机过滤后再熔硫其生成副盐而消耗的碱为:(51.4-21.3)×2.45/1.05×0.67=47kg,直接节约了碱耗938kg。对于一个气量60000Nm3/h,入口H2S5000mg/Nm3的企业来说,每天节约938kgNa2CO3,其意义不言而喻。

5 DS型硫泡沫过滤机对盐类的过滤

以上提到了使用该过滤机后可以大大降低熔硫过程产生的副盐,不仅降低消耗,而且对环保有利。但是,系统溶液中,副盐是客观存在的,控制再好,也是会慢慢积累,DS型硫泡沫过滤机在使用中过滤后比过滤前副盐下降很多,从几个用户情况来看,夏季能降低20%-30%副盐,而冬季则能降低40%-50%。下面是山东一厂家的一组数据:

由此看来,部分副盐在过滤过程中在硫膏黏附下被带走,从而对溶液中的副盐有较好的过滤作用。而且该厂使用DS硫泡沫过滤机后溶液外排量由原来的80t/月减少20t/月,也证实了这一点。

6 DS型硫泡沫过滤机的运行成本低

该过滤机在运行中的能耗与其它过滤设备相比节省约90%以上。而相对于直接连续熔硫其能耗基本上只增加了一项微不足道的电耗。一般情况下,该过滤机每小时处理硫泡沫的量为0.6-1.2m3/m2˙h。就拿上面提到的企业来说,气量60000Nm3/h,入口H2S5000mg/Nm3,我们可以选择一台DS-15型过滤机,其运行功率仅在9kw,包括清洗时间在内,我们就按每天16h运行时间算,其每天电耗费用:9kw×16×0.76(当地电价)=109元,每天节约费用2000元/天左右。

我们采用“DS型硫泡沫过滤机+熔硫”的技术,目的是将传统的间歇熔硫和连续熔硫相结合,以适应现代化生产的需要,以上将该技术与连续熔硫技术作以比较,其带来的经济效益和环保效益,对这些大规模企业来说并非冰山之一角,从数据上看,令人颇感鄂然,实际上一线生产管理及操作人员应该清楚,我们以上数据还算保守,连续熔硫生产1吨硫磺排出9吨清液也只是在再生槽泡沫溢流十分理想的情况下才能实现,实际上大多数厂家都远大于此数,山东一化肥厂每天生产硫磺2.5砘,每天需要处理的再生槽溢流泡沫量达90m3,所以其引起的蒸汽消耗、碱耗及副盐的生成量也远不止如此。还有需要说明的是,有些企业采用DS型硫泡沫过滤机过滤后不熔硫,直接外销,因该过滤机过滤后含水量较少,所以企业可根据蒸汽的成本,硫磺的价格及滤饼销售的渠道等因素自身决定。另外,有些企业,采用了其它过滤技术,自然也无可厚非,但其运行成本、劳动强度、过滤效果、生产环境等问题值得我们去总结、分析,还望业内人士对过滤技术也要经常交流,使其不断提高,及时推广先进技术与经验,促使硫回收技术不断完善,从而推动脱硫技术的长远发展。

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