半水煤气脱硫系统硫堵浅析文档格式.docx

1、3.2.1.4.再生2 THQ+1/2O2=2TQ+H2O3.1.1.5.副反应2NaHS+2O2=NaS2O3 +H2ONa2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3Na2CO3+HCN=NaCHS2NaCN+5 O2=Na2SO4+CO2 +SO2 + N2 副反应消耗了Na2CO3,降低了溶液脱硫的能力，使溶液的活性下降，因此生产中应严格控制副反应。3.2.2.通过上述化学反应可以看出：脱硫岗位是一个化学反应复杂，影响因素较多，对合成氨生产各工序的设备、工艺起到较为重要的作用，也是化肥生产企业在煤碳价不断猛升、质次货紧，生产成本不停上涨的情况下，通过优化指标，开辟高硫煤的使用，降低合成氨生

2、产成本的一条途径。但是一些企业并没有从实际运行的复杂反应和带来的经济效益观点去看待脱硫工段，而采用传统的认识：脱硫是一个压力不高、设备不多、流程不复杂、对企业生产稳定、经济效益影响不大、要求不高的岗位，因此在操作人员配备上，主要以文化程度不太高、年龄较大学习其它工段有一定难度的来充实该岗位的操作人员，在运行中出现问题难以及时发现、及早采取措施，待脱硫后硫化氢升高、脱硫系统阻力影响正常运行、运行成本升高等时，只能是亡羊补牢。因此，提高对脱硫重要性的认识，配备文化程度高，责任心强的操作人员，加强工艺技术管理是十分必要的。3.3填料引起的堵塞：目前广泛采用的100*50、75*50、50*50、50

3、*25等的散装填料，主要有鲍尔环、阶梯环、海尔环等，还有一些企业使用其它型号的规整填料，选用这些填料的目的是为了提高脱硫效果、扩大生产能力、降低生产成本、创造良好的经济效益。而部份企业在填料选择和使用时，对于填料的耐热油度、强度、装填方法、要点掌握不清，要求不严，以致于投入生产运行不久，则因为煤气温度高或脱硫富液因无换热器而导致温度高等原因而使填料变形、或者因填料选择仅注重温度而忽视了强度，在使用中造成破粹、也有的企业为提高脱硫效果，使用了y250等型号的规整填料，装填时没严格其要点，使用后均有发生堵塔的例子。3.4布液器引起的堵塞：3.5脱硫液组份引起的堵塞脱硫液组成3.5.1.总碱度栲胶法

4、脱硫属催化氧化法脱硫，首先由碱性水溶液吸收H2S生成HS-并析出单质硫，因此溶液的总碱度与其硫容量呈线性关系，提高溶液的总碱度是提高硫容量的有效手段。对于处理H2S含量小于1.0g/m3（标态）的低硫原料气时，溶液的总碱度（以Na2CO3计时，1N53g）可控制在2.02.5g/L（0.40.5N）；当处理H2S含量大于1.5g/m3（标态）以上的中、高硫原料气时，溶液的总碱度可控制在3.05.0g/L（0.61.0N）。溶液的PH值不易低于9，但溶液的PH值越大，Na2S2O3与NaHCO3的生成率也越高，对脱硫产生不利影响。3.5.2.偏钒酸钠（NaVO3）含量溶液中的五价钒能迅速氧化HS

5、-并析出单质硫，故偏钒酸钠（NaVO3）的含量决定了脱硫液的操作硫容，即富液的HS-的摩尔浓度相等。另外，从栲胶与钒的络合作用考虑，为保持栲胶浓度与钒浓度之间的一定比例，实际配置溶液时所加V2O5的量要适当过量。根据经验，配置好的脱硫液比较适宜的胶钒比（栲胶/偏钒酸钠）应为1.11.4。3.5.3. 栲胶含量橡椀栲胶的主要成分是单宁酸，单宁酸及其降解产物都是脱硫过程的载氧体，也是钒的络合剂，同时栲胶水溶液也是一种减缓钢铁腐蚀的缓蚀剂。因此，为保证脱硫与缓蚀效果，溶液中栲胶应保持相对较高的浓度。对于处理H2S含量小于1.0g/m3（标态）的低硫原料气时，溶液中栲胶浓度可控制在1.01.5g/L；

6、当原料气中的H2S含量大于1.0g/m3（标态）时，应根据实际情况调整栲胶浓度；H2S含量在1.52.5 g/m3（标态）时，栲胶浓度可控制在1.83.0 g/L。1.1.1.Na2CO3含量栲胶脱硫液的总碱度是酚酞碱度和甲基橙碱度的总和，PH值的高低取决于酚酞碱度。Na2CO3水解后生成OH-反应生成HS-，再由五价钒络离子及醌态栲胶氧化HS-析出单质硫。如果溶液中OH-浓度太低，将大大影响H2S的脱除效果，故溶液中必须维持一定量的Na2CO3浓度。由于半水煤气中含有78的CO2，使溶液中的HCO3-浓度不断提高、Na2CO3含量下降，因此维持较高的Na2CO3含量比较困难。为保证PH值不低

7、于9，半水煤气脱硫液中Na2CO3含量应控制在612 g/L为宜。3.5脱硫液循环量引起的堵塞。溶液循环量溶液循环量（或称液气比）是保证脱硫效率和防止堵塔的一个重要工艺操作条件。实践表明，无论用何种液相催化氧化法脱硫，脱硫塔单位截面积的溶液喷淋量不应小于35m3/（m2.h），或液气比不应低于15L/m3（标态），否则将因溶液循环量不足（液气比偏小）导致脱硫效率低，堵塔现象慢慢加重，塔阻力逐步上升。3.6半水煤气分布引起的堵塞脱硫系统运行情况某公司的半水煤气脱硫是96年开车、配套“8.13”工程的常压、栲胶湿法脱硫，采用的是D400-11型离心风机，系统的压差控制是影响压缩机打气量及安全运行的

8、重要指标。运行两年左右，由于技改扩能，各个方面不太均衡，煤气温度高、气体中粉尘含量多、栲胶质量不好、脱硫塔采用塑料规整填料等问题，造成脱硫堵塔、系统阻力上升，由正常生产时的3040mmHg增加至90mmHg左右，最高时达100mmHg以上，经过多次技术改造，提高煤气净化度、扩建造气循环水、更换秦皇岛熟化栲胶、改造脱硫塔填料等，经改造后系统运行良好。但随着运行时间的加长，自2002年以来，喷射器运行时常出现倒液、再生槽内液面波动大、上部硫泡沫少、溶液中悬浮硫含量增高、脱硫效率下降。经过检查、拆检喷射器，发现喷射器喷嘴孔径变大，且各组喷射器喷嘴的尺寸不一，喉管及扩散管内硫泡沫堵塞严重，清理重新组装

9、后运行不到半个月又出现类似现象。经多方研究调查、查询有关资料和结合兄弟厂家的实践经验，在2004年5月大修时对喷射器进行了改造，更换了秦皇岛栲胶厂的KTSP型脱硫专用喷射器，经过两个月的实际运行状况来看，效果非常显著。4. 脱硫再生塔引起的堵塞：再生空气量目前国内小氮肥厂脱硫再生系统均采用自吸空气喷射气提供溶剂再生空气，但不少厂家的喷射器吸气效果不好，空气量不足，溶液再生不彻底，脱硫效率差。有的厂喷射器组数偏小，既影响了空气吸入量，又制约了溶液循环量的提高。从喷射器使用效果看，喷嘴直径30mm，喷嘴端面距喉管断面距离不超过40mm，在这一范围内，喷射器自吸空气的量很大，吸气管口可设阀门控制吸气

10、量。对30mm的喷嘴，在喷射器入口压力不小于0.25MPa时，其流量约50m3/h，可依据计算匹配喷射器组数。实际设计时，安装组数应比所开组数多2组为宜。再生槽排气管排出的气体主要为水蒸气和溶液解吸气，氧含量较低，将喷射器空气吸入管接到排气管上的做法是不可取的。同样，将喷射器空气吸入管接到真空设备上，以代替真空泵的做法也是不可取的。上述2种做法吸入空气量很少，均不能满足再生所需氧含量。1.2.喷液悬浮硫含量喷液悬浮硫含量越低，越有利于稳定脱硫效率，也有利于避免堵塔现象的发生。正常情况下，贫液中的悬浮流含量应小于1mg/L。造成硫泡沫浮选不好、贫液悬浮硫高的原因大致有以下几方面：溶液未及时补充化

11、学药剂，溶液组分含量偏低，成稀溶液，泡沫稀、浮选不好。溶液被污染。这又分2种情况，一是栲胶质量差，不溶性杂质较多，或者偏钒酸钠及碳酸氢钠的含量偏高，有沉淀生成，溶液返浑，硫不易析出；二是当采用连续熔硫釜进行熔硫时，回收液中的机械杂质及焦油在溶液中不断积累，造成溶液污染。管理不善。再生槽液面低，硫泡沫不能及时溢出，或得不到及时清理。再生空气量过大，液面翻腾剧烈，硫泡沫被打碎。上述情况不可能同时存在，当发现溶液悬浮硫高时，应根据现场情况分析判断，查明原因后采取相应的处理措施。1.3.喷射器堵塞不少厂都出现过喷射器被硫泡沫堵塞的情况。有的厂是喷嘴堵，有的厂是喉管堵，有的厂连空气吸入口也堵，这是硫泡沫

12、粘度过大造成的。栲胶水溶液，特别是高浓度的栲胶溶液是典型的胶体溶液。如果补加栲胶时未在浓碱性溶液中进行充分地热溶解或活化处理，则会因单宁分子群大、溶液胶体性强，导致析出的硫泡沫粘堵大。当喷射器液体流量小时，富液中所含的硫颗粒慢慢粘附在喷嘴口、喉管入口及气室内壁，时间长了积聚量不断增大，最后使其堵塞。当出现这种情况后，只有拆卸喷射器清理或从空气吸入口通入蒸汽蒸煮处理。预防措施则应是降低脱硫液胶体性，具体办法是：设立栲胶热溶液或预活化槽，槽内设有直接加热式蒸汽盘管与空气盘管；槽内先放入脱盐水或脱硫贫液，然后按配比要求加入定量的Na2CO3、V2O5和栲胶；打开蒸汽阀和空气阀，通入蒸汽和空气，使溶液

13、温度提升至80，让化学品完全溶解；热溶熟栲胶在80温度下活化1h即可，生橡椀栲胶在80温度下需活化34h。栲胶在浓碱溶液中经热溶活化处理后，单宁分子发生降解，生成几乎完全离解的鞣酸盐，使胶粒变小，失去胶体性质。1、再生系统的流程及设备1.1、流程从脱硫塔出来的富液最好先进富液槽，经富液泵抽吸加压后，控制压力0.350.45MPa经过高效喷射器进入氧化再生槽，脱硫液充分再生后经液位调节器流入贫液槽，再由贫液泵打入脱硫塔脱除煤气中的硫化氢。1.2、设备1.2.1、富液槽是再生系统必不可少的设备，在富液槽内吸收反应进一步充分和彻底地进行，使溶液中的硫化氢全面地转化为HS和单质硫。富液槽的设计以富液的

14、停留时间为依据，一般较适宜的为10分钟左右。有的企业由于认识不足或位置或资金等多方面的原因未设置富液槽，富液中的HS和单质硫不能得到充分反应，容易使溶液中悬浮硫含量增高，时间久了，会引起脱硫塔阻力升高，影响整个脱硫系统的优化运行。1.2.2、再生槽是再生系统的主要设备，再生效率的好坏决定整个脱硫系统的高效与否。溶液在再生槽内的停留时间一般以2030分钟为宜。再生时间太低，再生效率差，硫泡沫浮选不彻底，溶液中悬浮硫高易堵塔；再生时间过长，溶液的副反应增加，生成S2O32-的量多，硫颗粒下沉，再生塔底部易积硫，会加剧对设备的腐蚀。1.2.3、喷射器是再生系统的关键设备，其结构、性能是影响再生效率的

15、关键因素。脱硫富液以一定压力通过喷射器喷嘴形成高速射流，流速达到20m/s以上，在空气室产生负压将空气吸入，脱硫液和空气两相流体立即在喉管内处于高速湍动状态，在此进行扩散混合及能量的交换，空气呈气泡状均匀分散于液体中，气液接触面不断更换，传质过程极为迅速，空气中的氧气不断与栲胶组分发生氧化反应。在此过程中再生效率达到70%以上，然后进入扩散管和再生槽进一步进行再生。喷射器运行状态不好时，会出现倒液、吸入空气量少、吹风强度不够、再生效率差等现象，极易引起整个脱硫系统的脱硫率低、堵塔等问题。因此，喷射器的设计是至关重要的，应遵循以下几点：合理确定喷射器喷嘴的直径，以确保工作液体的喷射速度在20 m

16、/s以上；合理确定喉管长度，以确保吸气与再生反应充分，采用长喉管有利于提高再生反应效率，但过长又会造成能量消耗，不利于能量的转换，合理的喉管长度是决定再生效率的关键；喷射器的设计要与再生槽的结构及工艺条件相配合。3、KTSP型喷射器的性能KTSP型脱硫专用喷射器是*栲胶有限公司的专利产品，是吸取了众多脱硫生产厂家实践经验并不断改进完善而设计成的。此喷射器经过厂家严密的设计，精致的制作、认真的组装而成，所有成品均经摸似生产工艺条件实测检验达标合格后才能出厂。喷射器在制造过程中特把某些部件加工成了母口结构，严格控制喷头与喉管、扩散管的同心度；在安装过程中要求三面拉线找直，确保再生槽上安装法兰平面与

17、喉管中心线的垂直度。根据生产负荷需求，我公司选用了喷嘴直径为30mm、再生液量为6268m3/h的专用喷射器8组，其性能参数如表1。4、KTSP型喷射器的应用效果我公司利用大修时机，在生产厂家技术人员的指导下，用一周的时间严格按厂家的安装技术要求将8组喷射器安装就位，并合理调整喷射器的安装位置，合理分配每只喷射器的工作流量，以利于喷射器进口工作压力的调节，使其尽量接近或达到设计要求。经过这两个月的实际运行证明，达到了良好的再生效果。表1：喷射器的基本技术参数项目 单位 性能参数喷嘴直径 mm =30喷嘴流速 m/s u=20喷嘴型式 短圆柱型喷嘴长度 L=2.5喉管直径 =108扩散管直径 1

18、08变径219处理液量 m3/h Q=6268吸空气量 Q=3003204.1、正常生产过程中，再生槽上部的液面平稳，再也没有像开水沸腾似的翻花，整个液面全为蟹泡似的微小气泡；硫泡沫颜色正常，粘稠且厚，不再出现原先那种肥皂泡似的大而易破碎的硫泡沫；正常溢流时全为硫泡沫，几乎不夹带栲胶液。4.3、应用*型喷射器后，脱硫液澄清透明，表观看无任何杂质，不再出现原先那种浑浊、有明显硫磺颗粒的溶液。溶液组分合理，悬浮硫含量大幅度下降。表3：溶液悬浮硫含量表指标检修前应用后悬浮硫0.500.770.28注：检修前的数据为2004年3、4月份的平均值，应用后的数据为2004年6、7月份的平均值。*型喷射器的

19、应用，解决了再生设备效率低、氧化能力差的问题，保证了脱硫生产具有更充分的氧化再生效果、更简单的操作及更好的硫泡沫浮选、更高的脱硫效率和更低的原料消耗。1.2.2.富液再生温度Na2S2O3的生成量不仅与PH值有关，也与富液再生温度有关。再生温度在45以下时，Na2S2O3的生成率较低，超过45则急剧上升。为此，富液再生温度宜控制在40左右。5. 脱硫清洗塔引起的堵塞：6. 其它因素引起的堵塞：化学品的质量配置栲胶溶液所用的化学品的质量对溶液脱硫效率有着至关重要的影响。对栲胶而言，无论选用熟栲胶或生栲胶，首先应了解其单宁酸的含量，其中橡椀栲胶与杨梅栲胶单宁酸含量较高。有些产品价格虽然较低，其单宁

20、酸含量可能亦较低，而且杂质可能较多，若选用该产品可能会出现脱硫效果不理想，甚至造成堵塔现象的发生。当选用生栲胶自行进行溶液预活化处理时，可选用*化工厂生产的生*栲胶；当选用熟栲胶配置脱硫液时，可选用*栲胶有限公司生产的*牌一级热溶橡椀栲胶。使用已熟化的热溶橡椀栲胶时，最好在活化槽内加碱、钒（V2O5）并通入蒸汽、空气加热至80，以促进胶离子的溶解和进一步离解，使溶液的胶体性减小，表面活性物质转变为非表面活性物质，以消除脱硫液的胶体性及发泡性，提高脱硫液硫泡沫的浮选与回收效果，确保脱硫效果稳定。2.6M系列固定层煤气炉技术改造 作者/来源：赵乐群（江西昌昱实业有限公司）固定层煤气炉属于第一代煤气

21、化技术，在第二代煤气化技术：LURGI工艺、恩德粉煤气化、灰粘聚粉煤气化等和第三代煤气化技术：SHELL干粉气化工艺、TEXACO水煤浆气化工艺飞速发展的今天，固定层煤气炉这种传统的、相对落后的煤气化技术，究竟如何生存和发展？富煤、贫油、少气的国情，决定了我国煤 气化在化学工业中的重要地位，固定层煤气炉气化工艺投资少，见效快，技术成熟，又决定了它存在的历史地位和合理性。先进的煤气化技术最终要取代落后的固定层煤气化技术，这是毫无疑义的。但是，中国国情同样决定了这种改朝换代不是短期可以实现的，它要有一个循序渐进的发展过程，这个过程就是对全国数千台固定层煤气炉一边进行技术改造，使煤气化企业做大做强，

22、积累足够的资金和技术；一边引进和消化吸收国际先进煤气化技术，最终实现我国煤气化技术的升级和跨越。因此，对固定层煤气炉进行技术改造，是目前煤气化工业企业生存和发展的重要环节。我国目前固定层煤气炉主要类型有：2.42.65M系列煤气炉，约有3500台左右，3.03.3M系列煤气炉500台左右，3.6M煤气炉100台左右。其它空气煤气炉上百台主要用于钢铁和机械工业。城市煤气炉主要是3.0M系列的上百台。本文主要谈2.42.65M系列煤气炉的技术改造。（简称2.6M系列煤气炉）一、2.6M系列煤气炉存在的问题2.4M、2.65M煤气炉是从2.2M煤气炉扩径发展而来，它们的前身是1.98M煤气炉。该系列

23、煤气炉在我国土生土长发展了五十多年，由1.98M到2.2M，到2.4M，再到2.61M和2.65M，近几年又发展为锥形炉和2.8M煤气炉。在它的发展过程中，较多地变动了煤气炉的夹套锅炉内筒体直径和煤气炉的高度，煤气炉的重要组成部分：炉底盘却没有大的变化。即：2.4M和2.65M、2.8M煤气炉使用的炉底盘是一样的，炉底3240mm，灰盘2820mm，中央灰箱500800mm（后改造）。夹套锅炉的夹套内外筒体之间的间距：2.4M炉为280mm左右，2.61M炉为180mm。煤气炉总高从4400mm到5600mm，差别很大。如上设计制造参数带来的问题：（一）煤气炉排碴角度不合理。煤气炉形成的灰碴自

24、然堆放“安息角”动态情况下为35，而实际情况是：2.4M煤气炉灰碴“堆积角”为55，2.61M煤气炉灰碴“堆积角”为73，2.8M煤气炉灰碴“堆积角”接近90。堆积角越大，物料自动往下流动的现象越严重。这正是该系列煤气炉经常出现流炭、跨炭现象的根本原因。虽然有些企业为了防流，把破渣条加宽，并在灰斗内安装了“防流板”，但由于灰斗间隙没有足够大，加上高温，磨损等原因，并没有根本解决上述问题。（二）中央灰箱布风不合理。2.4M2.65M煤气炉中央灰箱分别为500mm，600mm，800mm，其中800mm为近年来改造的，约占30%左右。在煤气炉吹风过程中，炉箅通风道起着分布空气的重要作用。但是，更重

25、要的是，空气以什么样的状态和速度进入炉箅气室，会直接影响空气流量，及在炉箅各通风道的分布。经测定，煤气炉在吹风时，空气入炉箅的最佳状态应是“扫帚”状分散分布。这样空气对各通风道的冲击均衡，有利于均匀布风。最忌束状分布，使空气直接冲击炉箅A、B、C层通风道，造成煤气炉吹风不稳定。而原来中央灰箱设计，基本都是直筒状，很容易形成空气束状分布。煤气炉吹风时风量大小直接影响到煤气炉的生产负荷和工艺状况。一般情况下，煤气炉风量大、稳定，产气量就高。但是，2.4M、2.65M系列煤气炉的中央灰箱设计，并没有达到理想效果。除去中央灰箱的形状有问题外，吹风时空气进入炉箅气室的流速也不理想。经测定，固定层煤气炉以

26、块煤为原料时，吹风时空气流速入炉箅时以10m/s为最佳，（此处指的是在吹风强度为4500m3/m2h时）。而原设计的中央灰箱处的吹风空气流速：以2.65M煤气炉为例：500mm为34.12m/s，600mm为23.63m/s，800mm为13.32m/s。（三）夹套锅炉设计不合理。2.4M、2.61M系列煤气炉属于从2.2M煤气炉把原夹套锅炉内筒体扩径，外筒体不变而形成的炉型，因此，它们的夹套锅炉内外筒体间距2.4M炉为280mm，2.61M炉为180mm。这种间距，使夹套锅炉存在如下问题：1、部分焊缝焊接工艺达不到压力容器施工要求。夹套锅炉属、类压力容器，按相关规定，其焊缝施工时最低标准应单

27、边打坡口焊接，但要双面成形。在实际施工中，由于2.4M、2.61M系列煤气炉夹套锅炉内间距太小，无法满足双面焊接成形的要求。因此，作为压力容器，这种单面打坡口，单面成形的工艺存在着隐患。2、夹套锅炉的容积与煤气炉的蒸发量不匹配。2.4M、2.61M系列煤气炉夹套锅炉容积分别为：5.9m3、3.8m3，在实际生产中为了解决容积偏小的问题，配备了集气包。但是在实际生产中循环管经常因蒸发量不平衡而出现“汽阻”，造成锅炉短期缺水，出现夹套内筒体变形。3、因无“外夹套”结构，煤气炉易出现“透氧”现象。夹套锅炉与炭层之间，因间壁式换热而使炭层存在80mm厚度的低温区，往往会出现气化剂中的氧沿环形低温带而穿过炭层，形成煤气炉在生产中出现“透氧”，造成煤气中氧含量升高。因2.4M、2.61M 系列煤气炉夹套间距太小而无法设置“外夹套”，因而这种“透氧”问题只能靠提高有效炭层来解决。因此，2.4M、2.61M 系列煤气炉往往被迫使炭层的高度超过工艺最佳范围。否则，煤气中氧含量很容易升高。（四）2.4M、2.61M 系列煤气炉的高度问题该系列煤气炉因为是从2.2M煤气炉改造而来的，高度方面存在的问题也就比较复杂。一部分煤气炉仍为2.2M的煤气炉原有的框架、厂房、煤气炉高度仅为4400mm。虽然以后改为2.4M或2.65M煤气炉，但因框