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探讨与分析脱硫碱耗高的原因及解决办法(1)

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发表于 2021-6-3 16:14:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
【摘要】本文介绍和论述了脱硫工艺出现恶化,导致化工原材料消耗高,通过采取一系列有效措施,使脱硫工艺在较短的时间内,恢复正常生产,降低了生产成本,实现了稳定生产。
【关键词】 中和吸收  化学反应   工艺恶化  总碱度下降  再生  硫泡沫  付盐  硫回收   
0 概述
随着湿法脱硫工艺技术在化工行业的发展到目前成熟应用,为改善社会环境,创造绿色环保,确保化工行业高效益安全生产,做出了卓越的贡献。该工艺技术不但能高效率地脱除气体中的硫化氢,回收了副产品硫黄,而且减少了环境污染,还为企业增加了好的效益。但是在生产过程中,脱硫工艺出现恶化,使生产成本升高,已是屡见不鲜的事情,也是该工艺解决的一大难题。大部分厂家都能够严格工艺指标的控制和管理,确保了系统的长周期稳定运行,但最近几年多个厂家出现了较为罕见的脱硫工艺恶化现象,脱硫液组分和硫回收率,由正常的生产忽然下降,而且出现问题处理起来非常缓慢且难度较大,浪费了大量的人力、物力和财力。尤其是最近短短的几个月内,笔者就经历四个厂家出现这样的状况。针对此问题,经过现场观察探索调试均取得了良好的效果,现作以下介绍,供同行们参考。
1 生产现状及分析
1.1 现状
脱硫液在不正常时组分运行数据如下表:
图片242.jpg
(1)从以上运行数据分析,脱硫液恶化时现状主要表现在,脱硫液组分下降,总碱度一直处在3.5--14g/L、pH值在7.0—7.8之间徘徊,Na2CO3:仅1g/L或根本就做不出来,出口H2S高,高质量的硫泡沫形成非常困难,使用888脱硫剂的生产厂家是没有硫泡沫,使用栲胶的公司问题更繁多,脱硫液发黑并释放出较大的臭味,贫液悬浮硫偏高,溶液呈乳白色,再生槽出现大量的虚泡或飞泡,直接流到生产现场,泡沫中夹带脱硫液成分较高,经现场地沟回收到下道工序水处理,使水中硫化物和COD超标,造成较大的环保事故。
(2)根据出现问题几个生产厂家现场了解和观察,在脱硫液出现恶化时,生产现状几乎相似,脱硫液系统总碱度长期处于最低线运行,为了控制出口H2S含量,保证后系统正常生产,大量的纯碱补入脱硫液中也无济于事,总碱度不见上涨,却不知去向。例如:河南、山东、湖北、陕西某几个公司,正在稳定运行的工艺总碱度转眼之间由原来的20~30g/L,下降到14g/L以下,出口硫化氢出现超标,工艺管理人员一时找不出导致事故的真相,想方设法从脱硫内部工艺调整入手,强化再生、调节脱硫液组分,计算各塔和储槽的停留时间、利用不同的流量、压力、溶液浓度进行调整,虽然都出现了阶段性好转,但没有实现完全恢复,导致大量的碱耗升高,每月碱耗由原来的10吨左右,上升到100余吨,甚至更高。
1.2  工艺分析
根据生产情况分析起来,好像与正常操作没有什么关系,一切运行数据显得都很平稳,脱硫液恶化却在瞬间发生。当深入现场了解生产情况分析认为,出现工艺变化的现象,除了与人为的工艺管理有关外,就是工艺在做大幅度调整,没有对脱硫液各组分进行评估,补救措施不得力或不及时所致。根据经验分析,脱硫的管理绝非是一朝一夕的操作和工艺管理,做不到持之以恒地监管,工艺不会长期稳定运行,例如:工艺溶液流失和跑冒后,采取措施不够,没有将化工原材料及时补充,溶液组分长期失调必然会导致工艺恶化。再例如:山东某公司,由于脱硫塔阻力升高,公司冲洗脱硫塔,在系统不停车生产时进行,当塔内积硫被冲洗下来后,再生槽大量的硫泡沫来不及全部回收,但又考虑,如果将冲洗下来很高悬浮硫的脱硫液,继续再循环难免要出现二次堵塔,见此状,决定将脱硫液进行排放,但忽视了系统组分的含量问题,总碱度瞬间由原来的0.3mol/L(15.9)g/L下降为0.09mol/L(4.77)g/L左右。陕西某公司,由于后系统是全低变工艺,需要控制一定的硫化氢,为了提高脱硫塔出口硫化氢含量,却无限度地降低脱硫液组分,最终脱硫液组分失调导致恶化,当再去调整恢复正常溶液组分时,却难上加难。
笔者分析认为,在脱硫液恶化时,脱硫液在脱硫塔和富液槽没有形成硫氢化钠,单质硫自然不会形成,我们再来重温一下脱硫吸收反应机理:
PH值8.2—9.0
Na2CO3+H2S==========NaHS+NaHCO3
888
NaHS+O2====NaOH+H2O+S↓
从以上反应机理我们来做进一步分析,碳酸钠吸收硫化氢反应,前提条件必须是在一定的pH值情况下进行,才会有反应,而对于pH值较低的工况,很难或者说根本就没有发生化学反应,根据现场观察分析,补入系统的纯碱在与硫化氢接触中和吸收后,富液槽脱硫液内根本就没有NaHS存在,富液在经过再生后,也就不会产生硫泡沫,我认为这也是脱硫出现恶化,再生槽长期没有硫泡沫,但副盐Na2S2O3、 Na2SO4、Na2SO3、NaCNS并不高的主要根源,也请各个生产单位在日常生产当中,要做好NaHS的分析和监测,便于工艺发生变化时找出问题。
脱硫塔内的工作原理主要是两个步骤:一是酸碱度中和吸收;二是硫氢化钠在催化剂的作用下转换为单质硫,所以,脱硫液在脱硫塔底部或有富液槽的企业显得尤为重要,必须保证有一定的停留时间,一般停留时间应控制在20分钟,反应更为完全,使96-98%的HS-转化为单质硫,只有2-4%的转换成副盐。
2 应对措施及工艺处理注意事项
出现此种情况,对于每个生产单位工程技术人员来说,均是一个严峻的考验,都是想利用补加其它化学药品,或采用土办法,想方设法走捷径的工艺操作控制,在最简单、最短的时间内来解决该问题,却不是容易的事情,必须采用有效地方法和措施,找准影响系统正常的关键问题,才是最有可能恢复正常生产。例如在系统补加NaOH(片碱)、氨水等碱性药品,作为协助原料,提溶液总碱度均能起到很好的效果。
除了做大幅度调整工艺使脱硫系统出现恶化外,在日常生产中以下的一些状况也是导致工艺恶化的主要原因:
2.1煤气质量影响
煤气中挥发分、焦油含量高,该含量高影响脱硫工艺正常生产,已在多个厂家出现,后采取在脱硫前增加电捕焦或焦炭过滤器设备后问题得到解决。按照工艺要求,脱硫前煤气中焦油含量≤30g/m3,但大部分厂家不做此含量分析,也就出现,在脱硫工艺出现问题时并没有判断准确,没有采取果断而有效的措施,导致脱硫工艺长期处于恶化状态,造成脱硫工艺被动去调节,使其最终没有正常生产,还有一部分厂家,在脱硫工艺恢复正常时,也不知道是怎么恢复的,或者说是不知道是什么原因造成的。根据调查了解,脱硫塔前有电捕焦的厂家,受此影响并不大,脱硫工艺出现问题时,稍作调整就会恢复正常生产。
2.2 更换劣质碱源
近几年来许多厂家为了降低生产成本,更换化工原料纯碱成为轻质碱,轻质碱从理论上均为碳酸钠。但根据多年了解,溶液中的总碱度,是以酚酞碱形式存在于脱硫系统,总碱度主要成分为钠、氢氧根和碳酸氢离子组成,而轻质碱由于制作工艺不同,含量极其低下,使用在脱硫系统,不但会使脱硫组分下降,还会给脱硫工艺正常反应造成影响,最终导致碱耗高或者工艺恶化。
2.3 加强化工分析管理
化工分析是化工操作的眼睛,这是众所周知的事情,尤其对于脱硫化学反应较复杂的工艺,脱硫液的分析显得更为重要,是确保工艺正常生产的关键环节,溶液分析的误差,碱度和PH值下降发现不及时,会导致脱硫系统出现恶化。尤其是在后系统是全低变生产工艺,由于该工艺为避免出现反硫化和对碱度监测频率较少,半脱出口硫化氢控制范围较宽,不加强脱硫组分的控制,长时间运行导致系统恶化。
2.4 密切关注煤气系统变化、合理调整工艺
受原料煤供货紧张且价格较高的市场影响,脱硫工艺调整除了观察脱硫液组分外,对于煤气系统负荷和硫化氢的含量,必须做到了如指掌,是否处于稳定运行,避免打破脱硫正常的吸收和转换单质硫、再生、硫回收的工艺水平衡。

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