ZL清塔劑降低脫硫塔阻力的研究及應(yīng)用

 

 

摘要：分析了清塔劑降低脫硫塔阻力的原理，使用ZL型清塔劑降低了脫硫塔阻力，阻力由2.38KPa降至0.64KPa，使用效果良好，避免了脫硫停工更換填料，提高了脫硫塔運(yùn)行效率，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：清塔劑；脫硫塔；阻力

 

The Research and Application of Reducing Desulfurization Tower Resistance via ZL Tower Cleaning Agent

 

Abstract: The principle of reducing the resistance of desulfurization tower via tower cleaning agent was analyzed. The resistance of desulfurization tower has been reduced with using of ZL type tower cleaning agent. And the resistance of desulfurization tower decreased from 2.38KPa to 0.64KPa. To avoid the desulfurization downtime, replacing the filler of desulfurization tower，with a good result in application. The operation efficiency of desulfurization tower was improved.

Environmental protection and economic benefits are remarkable.

Key words: Tower Cleaning ；Desulfurization Tower；Resistance

前言：

濕法催化氧化脫硫以其高效、運(yùn)行穩(wěn)定，成為備受青睞的焦化脫硫工藝。但在使用過程中由于硫泡沫的粘結(jié)及聚集會(huì)逐漸造成填料層的填料孔隙率間隙變小^[1]，影響氣液比均勻分布，導(dǎo)致脫硫效率降低，阻力增大至一定程度時(shí)影響煤氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，需對(duì)脫硫塔停工更換填料，不但影響H₂S去除效果，期間造成環(huán)境污染也較為嚴(yán)重。為避免脫硫停工，使用了清塔劑降低脫硫阻力，并研究了清塔劑工作機(jī)理。

一、清塔劑工作機(jī)理

某廠采用濕法催化氧化純堿脫硫，使用長(zhǎng)春市長(zhǎng)樂新型環(huán)保材料制造有限公司ZL-II清塔劑，2014年5月投產(chǎn)，運(yùn)行3年多時(shí)間來，塔后H₂S含量穩(wěn)定控制在30mg/m³以下，近期脫硫2系阻力持續(xù)上升，如不控制阻力上升會(huì)影響H₂S去除效果、煤氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。如按傳統(tǒng)的停工清洗或更換填料方法、不但影響H₂S合格率，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保損失更為嚴(yán)重。針對(duì)上述因素我們計(jì)劃使用清塔劑在不停工的情況下降低脫硫塔系統(tǒng)阻力。選用長(zhǎng)春市長(zhǎng)樂新型環(huán)保材料制造有限公司ZL-II型清塔劑，其主要成分為多種酞菁鈷和酚類化合物混合物，其工作原理為利用溶解在的脫硫液的清塔劑將聚集在填料層填料之間的硫泡沫逐漸軟化、蓬松，最后沖洗下來。

濕法催化氧化脫硫形成單質(zhì)S的原理為^[3]：

NaHS + 1/2 O₂ → S + NaOH（1）

清塔劑消除聚集硫泡沫包括物理溶解和化學(xué)反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)為：

S_x→xS （X：4~8）（2）

xS（固）+S^2- →S^2-_（X+1）（3）

首先使S_X多原子硫聚合逐步轉(zhuǎn)化為單原子硫形態(tài)（X值為4~8）如反應(yīng)方程式（2），多原子硫具有更為穩(wěn)定、易聚集、不易溶解的特點(diǎn)，而轉(zhuǎn)化為單原子硫形態(tài)后使硫泡沫穩(wěn)定性降低，為進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供了反應(yīng)場(chǎng)所；形成的單原子硫與S^2-結(jié)合形成S^2-_（X+1）的離子形態(tài)，從而使固態(tài)硫溶解于脫硫液中，完成固態(tài)硫至硫離子的轉(zhuǎn)化如反應(yīng)方程式（3）。

二、清塔劑在降低脫硫阻力中的應(yīng)用

某廠脫硫塔H=37408mm、DN=7400mm、容積為1507.3m³,使用BJDF-VI自分布復(fù)合填料，脫硫塔填料層分為上、中、下三段、各填料層高度均為3.8m。

脫硫單系系統(tǒng)脫硫液容積為1600m³，向單系系統(tǒng)共添加1000KG清塔劑，清塔劑濃度為0.625g/L。加入清塔劑前后脫硫塔阻力變化趨勢(shì)如圖-1所示：

 

圖-1脫硫塔阻力變化趨勢(shì)圖

由圖-1脫硫塔阻力變化趨勢(shì)圖可知脫硫塔阻力呈三階段分布：第一階段系統(tǒng)阻力較為穩(wěn)定、微弱增長(zhǎng)，阻力由2.38KPa升至2.62KPa，其原因?yàn)榱蚺菽谔盍峡障堕g聚集較為嚴(yán)重，清塔劑消除聚集硫泡沫的物理溶解和化學(xué)反應(yīng)過程較長(zhǎng)，其間又有新的硫泡沫聚集，所以阻力呈微弱上升趨勢(shì)；第二階段為脫硫塔阻力迅速上升階段由2.62KPa升至4.98KPa，其原因?yàn)榇穗A段清塔劑已使S_X多原子硫聚合逐轉(zhuǎn)化為單原子硫形態(tài)，使硫泡沫變得蓬松，降低了填料的孔隙率，從而使阻力迅速上升，雖然此階段也有部分硫泡沫溶解如反應(yīng)返程式（3）但硫泡沫變得蓬松占主導(dǎo)地位，所以阻力呈急速上升趨勢(shì)；第三階段為脫硫塔阻力迅速下降至穩(wěn)定階段由4.98KPa降至0.64KPa，其原因?yàn)榇穗A段清塔劑的化學(xué)溶解反應(yīng)如反應(yīng)方程式（3）占主導(dǎo)地位，填料空隙間聚集的硫泡沫溶解，以S^2-形式進(jìn)入脫硫液，造成填料孔隙率增大，從而脫硫塔阻力迅速降低，脫硫塔阻力穩(wěn)定在0.64KPa，與脫硫塔除開工阻力0.5KPa較為接近，說明清塔劑使用效果良好。

阻力為4.98KPa、0.64KPa時(shí)，分別測(cè)量了脫硫塔各填料層的阻力，其結(jié)果示意如圖-2、圖-3所示：

         

圖-2阻力為4.98KPa時(shí)填料層阻力分布   圖-3阻力為0.64KPa時(shí)填料層阻力分布

由圖-2所示可知，脫硫塔阻力為4.98KPa時(shí)，上、中、下段填料層阻力分別為：3.11KPa、1.26KPa、0.61KPa，上段填料層阻力明顯高于中段和下段，其原因?yàn)槊摿蛞簢娏苡缮现料拢隙翁盍蠈涌障堕g硫泡沫積累較為嚴(yán)重，此階段屬于使用清塔劑硫泡沫蓬松過程，故上段阻力增大更為明顯，中段填料層阻力高于下段填料層也是基于同樣原因；由圖-3可知，脫硫塔阻力為0.64KPa時(shí)，上、中、下段填料層阻力分別為：0.23KPa、0.21KPa、0.2KPa，分布較為均勻，有微弱偏差，其原因?yàn)榇穗A段屬于清塔劑已徹底將填料層間硫泡沫溶解至脫硫液，填料層間阻力主要受填料堆積及孔隙率影響，已消除硫泡沫聚集對(duì)脫硫塔阻力影響，對(duì)脫硫塔各段填料層阻力進(jìn)行分段測(cè)量是表征脫硫塔運(yùn)行效果的較為理想方法之一。系統(tǒng)初始開工時(shí)，完成此項(xiàng)工作可以作為以后脫硫塔運(yùn)行效果參照基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

三、清塔劑使用過程中影響因素

ZL清塔劑使用過程中濃度控制在0.4~0.8g/L之間，清塔劑濃度太低，降低阻力過程較長(zhǎng)且效果較差、清塔劑濃度太高除運(yùn)行成本增高外還因第二階段阻力上升過高，造成填料孔隙率過小，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響H₂S脫除效果；清塔劑使用過程中在保證系統(tǒng)副鹽含量穩(wěn)定前提下，應(yīng)減少向提鹽送脫硫液為避免清塔劑損失造成清塔劑濃度降低；后續(xù)使用過程中應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)阻力變化適當(dāng)補(bǔ)加清塔劑以保證系統(tǒng)阻力穩(wěn)定提高脫硫塔運(yùn)行效率。

結(jié)束語：

使用ZL型清塔劑濃度為0.625g/L，使脫硫塔阻力由2.38KPa降至0.64KPa，避免了脫硫停工更換填料層，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益顯著。并對(duì)清塔劑工作原理及使用過程中的影響因素進(jìn)行了分析研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]、李國(guó)亮、欒兆愛、蔣秀香. 脫硫過程中硫泡沫處理工藝選擇[J].燃料與化工，2011.42(2):60-63

[2]、董立君、盛剛.一種高效多元復(fù)合清塔劑[P].201210223284.1

[3]、劉玲.PDS脫硫技術(shù)的應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2003.24（4）：42-43