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NDC脫硫技術在變換氣脫硫中的應用
作者:金豔鋒 發布人:admin 來源:湖北三寧化工股份有限公司 發布時間:2018-09-13 瀏覽次數:2736

湖北三寧化工股份有限公司“20.30”工程有兩套濕法變換氣脫硫裝置,吸收壓力1.97 MPa,變換氣負荷分別為120000 Nm3/h和100000Nm3/h,進口硫化氫190~250 mg/m3,吸收塔裝填格柵填料SM250Y,采用的是栲膠法脫硫,兩套係統共用一個噴射再生槽(Æ10000´8000 mm)和板框過濾回收硫黃,使用一年後出現係統阻力大,且再生一直泡沫少或者無硫泡沫,堵塔頻繁影響生產。

2009年12月停車進行了扒塔換填料處理,開車後,運行了一周時間,又出現阻力上漲情況,為了減少因為脫硫塔阻力上升,扒塔停車,影響生產,經過廣泛考察,決定用北京百奧納高科技有限公司生產的NDC脫硫技術,經過半年來的運行情況可以看出,NDC脫硫催化劑使用效果好,不堵塔,效果好,下麵就使用該技術進行總結。

1NDC法脫硫技術原理

NDC(Nano-Desulfurisation Catalyst)是一種新型濕法脫硫技術,主要應用於半水煤氣、變換氣、天然氣等含硫氣體的脫硫,是新型的製氧型催化劑,以γ型納米Fe2O3為引發劑,在光化學和納米催化劑作用下,發生自由基鏈式反應生成大量的HO•、HO2•/O2-•氧化自由基和H2O2,脫硫吸收液在變脫塔中不堵塔,且能清洗原脫硫塔內淤積的硫黃,這是由於納米催化劑效應有效降低生成硫時的表麵張力,減小硫顆粒的粘度,增加了硫泡沫的流動性,利於硫泡沫的分離。


2 變換氣脫硫方案製定

2.1 工藝設備情況(表1)

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2.2 NDC技術改造設計方案

NDC技術的實施分三個階段:調試階段、過渡階段和穩定階段,共計30天,運行中每天進行次脫硫液分析(pH、總堿度、Na2CO3NaHCO3Na2S2O3Na2SO4鐵離子濃度和殘硫分析)並根據分析以進一步調整催化劑的加入量

1)調試階段

此階段為NDC逐步置換原脫硫劑的過程,盡可能維持進口硫化氫濃度恒定,根據原脫硫液成分、脫硫液中催化劑的濃度(以總鐵含量計)的增長速度、進口氣量、進出口硫化氫濃度和運行的穩定性等工藝情況調試階段時間天數和催化劑的加入量可作適當調整。

2)過渡階段

根據進出口硫化氫濃度、脫硫效率、總鐵含量、溶液pH值、Na2CO3NaHCO3, Na2S2O3濃度,可適當調整溶液循環量(液氣比)和加堿量,從而節省電耗和降低堿耗,降低生產成本。

3)穩定階段

進入穩定階段後,設計每天加3 kg NDC201,30 kg NDC202,根據現場的實際情況進一步調整脫硫催化劑加入量。

2.3NDC催化劑添加方式

(1)在2 m3地槽中加脫鹽水(或脫硫貧液)80-100cm高度,加入規定數量的堿(根據堿度定),用蒸汽加熱至溫度50-60°C,完全溶解後,按要求加入NDC202,接入壓縮空氣鼓泡並攪拌40分鍾完全溶解和活化;

(2)按照設計要求的加藥比例加入NDC201(NDC201和NDC202的比例一般為1:10),接入壓縮空氣並攪拌40分鍾完全溶解和活化;

(3)將製備好的堿液打入貧液槽;

(4)每天分三次製備所需NDC脫硫液。

3 運行情況分析

變脫係統由於堵塔頻繁,2010年2月7日下午6點在變脫係統加入NDC脫硫劑,係統懸浮硫含量和硫泡沫變化如下圖所示。


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上圖為變脫係統還處在溶液置換和轉型階段,溶液中催化劑的濃度為0.04 g/L(要求0.1 g/L以上),脫硫效率由實施NDC技術以前的85%提高到90%以上。另外,由於脫硫液溫度比NDC技術要求的38-42°C高出10度,這對於催化劑的再生非常不利,因此,還需進行一段時間的調試,當催化劑濃度達到0.1 g/L以上,脫硫液溫度控製在38-42°C,硫泡沫還會進一步改善,脫硫效率可進一步提高。

NDC脫硫催化劑加入係統後,懸浮硫含量直線上升,到2月15日達到近800 mg/L,增加了8倍,2月17日係統開始出現硫泡沫,過濾機硫黃過濾量顯著增大,硫膏較以前好,至此,NDC脫硫技術的清洗效果、硫泡沫流動性好和脫硫效率高的優點得到了初步驗證。為了進一步印證NDC脫硫技術在變脫裝置中使用的效果和原因,2010年5月對栲膠脫硫和NDC脫硫取樣進行電鏡分析,硫膏樣的掃描電鏡分析(見下圖)可知,NDC技術的硫膏顆粒粒度均勻,而栲膠法的硫膏呈膠狀物質。NDC脫硫劑產生的硫膏流動性強,可以很好的從塔中衝下來,不會附著在填料上麵,從而避免了堵塔現象的發生。


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經過近三個月的運行比較,NDC脫硫技術特性已經逐漸被掌握,係統阻力逐漸由波動變平穩,可以穩定在0.07MPa左右,給生產帶來了穩定,出口硫化氫平均濃度由27.7 mg/m3下降到13.9 mg/m3左右,根據設計要求催化劑濃度達到0.1 g/L以上,綜合考慮脫硫成本,我們認為目前的效率和出口硫化氫已可滿足生產需要,不需要過高要求脫到較低的程度,增加成本。

4 注意事項及要求

1)切忌將固體脫硫劑直接加入係統。

2)再生停留時間要求12-15分鍾,時間太短不利於再生。

3)脫硫液溫度控製在35-45°C之間。

4)操作要平穩,應保持再生槽硫沫連續溢流(注意不要使脫硫液溢出)。應將溢出的硫沫及時壓至過濾池,過濾後的硫沫要及時清,以免影響脫硫操作。

5)每日做好脫硫分析數據的記錄和整理工作

5 總結

NDC脫硫催化劑很好的解決了堵塔,再生效果好,解決了停車清堵,較好的解決了生產實際問題;從整個運用情況來看,脫硫溫度穩定在38--45℃應該是脫硫最好的溫區,可以很好的出沫,另外采用常壓閃蒸可以將再生液中的CO2氣體進一步閃蒸完全,增加再生吸氣量,如果能貧液加裝冷卻係統,這部分旁冷不需要太大,20%足夠,或者將變換氣出口水冷器采用溴化鋰冷凍水降低變換氣脫硫進口溫度,這可以很好的解決夏天溫度過高的環境問題。




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