湿式氧化法脱硫工艺条件的选择及影响因素-第2页-北极星环保网

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目前湿式氧化法脱硫广泛采用的催化剂大概有十几种，分一元催化法、二元催化法和混合法。归纳起来为三大类：即变价金属类化合物，酚醌类有机化合物和酞菁类金属有机化合物。各种催化剂反应机理、性能、理念不一样，对工艺要求就不尽相同。催化过程有的是对吸附溶解的氧起活化作用，输出活性氧直接将S2-和HS-氧化成元素硫，有的参与化学反应或利用变价金属化合价的改变提供氧或配以助催化剂、络合剂，形成复合型，最终都利用空气中的氧来氧化，不管中间过程有几个化学反应式，但每种物质均能复原。脱硫催化剂作用于液相，是起催化氧化、析硫再生作用的载氧体，提供活性氧，提高化学反应速度，降低活化能，能改善硫容，提高脱硫溶液质量。

作为优质催化剂，不但应具备活性强、功能全，还要求水溶性、耐热性、抗毒性、化学稳定性都好，而且氧化还原电极电位要符合要求，并且要选择与工艺设备相匹配，使用浓度或比例一定要与生产相适应。此外，由于运行中不可避免的损失和某些物质影响，使其活性下降衰变，故必须按时定量补充，保持其在溶液中的浓度指标。

2.3 溶液循环量

在生产过程中脱硫溶液中的体积流量与被处理气体的标准体积流量的比值称为脱硫过程液气比。溶液循环量包括液气比和喷淋密度，增加溶液的喷淋量使脱硫塔内传质面积不断更新对吸收是有利的，但液气比太大动力消耗增加，同时被气体带走的氨也增加。因此适宜的液气比应根据煤气中H2S含量与溶液允许的硫容量及塔型而选定。溶液的硫容量大则所用的液气比小;气体中含硫高则液气比应增大。对不同的塔型由于气相传质系数不同，适合液气比也不一样。对传质效果较高的塔型液气比可稍小;合适的液气比应当保持脱硫反应的氨硫比。对于填料塔而言，选择液气比应大于保证填料所需的最小湿润流量的液气比，确保脱硫效率。保持足够的循环量和喷淋密度能提高吸收频率及碱的利用率，而且能将反应生成的元素硫迅速转移，即解析的硫与随溶液带出的硫要成正比，预防堵塔。因此溶液循环量的确定，不单是以溶液工作硫容计算出来的，还应兼顾液气比、喷淋密度和溶液在再生塔内的停留时间等因素来综合考虑，不能顾此失彼，适当提高循环量对生产是有利的。使用酞菁类催化剂要求液气比大于12L/m3;喷淋密度40～50m3/m2˙h。

空塔喷淋技术可以减少液体循环量,其核心技术是雾化喷头雾化程度进而强化传质过程,吸收效果更好。同时,避免了堵塔,大大减少了一次性投资.一般减少溶液循环量约1/3。每支喷头过液量约20Nm3/h左右，要求液相压力控制在0.4～0.5MPa，必须按图纸要求进行安装，达到溶液全覆盖，多级屏蔽，气液接触时间控制在15～25s为宜，进塔溶液最好过滤，防止喷头堵塞，脱硫效率下降。

2.4 操作温度

提高温度可以加速化学反应速度，但脱硫吸收是放热反应，降温对吸收H2S有利，对吸收平衡,对H2S的选择性吸收都有利。而在再生中溶液温度稍高对解析再生,副盐分解等有利。再生反应随着温度升高而加快，但过高则对硫结晶增大，凝集力、亲和力不利，影响溶液粘度，表面张力对浮选不利，还会使副反应急剧上升。再者溶液温度过高，也会使溶液溶解O2能力下降，不利催化剂吸氧再生。而且，以自产氨为碱源的工艺，只有控制好温度才能控制好碱度。并且溶液对设备的腐蚀也是随温度的升高而加剧。当然冬季操作温度过低也容易造成溶液结晶析出，一般操作温度控制在30～45℃，冬季控制在指标上限，夏季控制在指标下限。操作温度是一个敏感性问题，直接影响化学反应平衡及传质浮选等物理过程，和各种物质的溶解度。

2.5 再生空气

理论空气量根据H2S氧化反应式H2S+1/2O2=S+H2O氧化一摩尔的H2S理论上需0.5摩尔的氧气，H2S分子量34，因此每氧化一公斤需0.5×1/34×1000=14.7摩尔氧气，根据气体标准状态的摩尔体积空气中的氧含量近似21%因此每氧化一公斤的H2S的理论空气量为14.7×22.4/0.21=1.57Nm³。实际空气用量在再生过程中为了提高氧化反应速度及浮选要求，实际空气用量为理论量的8到15倍;吹风强度是指单位面积的设备截面积上通过的空气量，吹风强度对溶液再生情况的好坏有较大影响，实际上虽有足够的空气量和一定的设备容积来保持再生反应的时间，但若设备直径过大吹风强度低，会造成再生解析差，难以分离，脱硫液质量降低。吹风强度也不能过大，否则泡沫层湍动太激烈泡沫易碎，颗粒硫重新被卷入再生贫液中，而使浮选分离的效果下降，在采用高塔再生时吹风强度为80～120Nm³/㎡˙h，采用槽式再生时吹风强度为40～80 Nm³/㎡˙h。不管是槽式再生还是高塔再生，再生空气是关系再生效果主要因素，对其有空气量和吹风压强的双重要求。吹风强度对元素硫浮选分离影响很大，不湍动或无筛板分布器则不利于硫颗粒碰撞增大，浮选不易形成泡沫层，回收量少。若吹风强度过大，致使硫泡沫层翻腾，会造成返混降低贫液质量。其关键在于风压和风量的控制，再者硫泡沫层适度控制也非常重要并非溢流越彻底越好，在空气吹搅下，元素硫聚集成硫团再逐渐形成泡沫层。保留部分泡沫层沾硫会更多，对分离回收更有成效。

2.6 副反应物

硫代硫酸盐、硫氰酸盐、硫酸盐，不但影响H2S的平衡分压，增大溶液粘度影响传质，而且由于它们在溶液中积累降低了有效组份浓度，影响脱硫效率，且易从溶液中析出，破坏正常工艺条件。其生成率高低与富液中HS-含量、析硫再生、总碱度相关联。另外再生温度过高会使其反应更为剧烈。一般碱法再生温度在45℃以上副反应加剧，48℃以后便急剧上升，而氨法不宜超过35℃，而且氨挥发也相当严重。此外，脱硫液中悬浮硫高，过度氧化及熔硫回收也会造成副盐增高。副盐的增高会增加碱耗，减少硫黄产量，增加阻力，不利于节能降耗环保。硫酸盐结晶还是造成设备腐蚀的主要因素。一般应控制两盐总量<200g/L，超过250g/L则应适当排放稀释或提盐。

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