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    煤化工中幾種脫硫工藝比較
    點擊次數(shù):6336次 更新時間:2015/7/6 【關(guān)閉】

    一、AS煤氣凈化工藝

    AS流程就是以煤氣中自身的NH3。為堿源,吸收煤氣中的H2S,吸收了NH3H2S的富液到脫酸蒸氨工段,解析出NH3H2S氣體,貧液返回洗滌工段循環(huán)使用,氨氣送氨分解爐生產(chǎn)低熱值煤氣后返回吸煤氣管線,酸氣送克勞斯焚燒爐生產(chǎn)硫磺。

    優(yōu)點:環(huán)保效果好、工藝流程短、脫硫效率高、煤氣中的氨得到充分利用、加堿效果明顯、熱能利用高。

    缺點:洗氨塔后煤氣含氨量高、洗液溫度對脫硫影響較大、富液含焦油粉塵高、硫回收系統(tǒng)易堵塞(克勞斯焚燒爐生產(chǎn)硫磺)

    二、低溫甲醇洗(Rectisol,音譯為勒克梯索爾法)

    低溫甲醇洗與NHD法都屬于物理吸收法,可以脫硫和脫碳。

    低溫甲醇洗所選擇的洗滌劑是甲醇,在溫度低于273K下操作,因為甲醇的吸收能力在溫度降低的情況下會大幅度地增加,并能保持洗滌劑損失量最少。

    低溫甲醇洗適合于分離和脫除酸性氣體組分CO2H2SCOS,因為這些組分在甲醇中具有不同的溶解度,而這種選擇性能得到無硫的尾氣。例如有尿素合成工序的話,如果遵守環(huán)境保護規(guī)則,就可以直接排人大氣或用于生產(chǎn)CO2。低溫甲醇洗在大型化裝置中的生產(chǎn)業(yè)績、工藝氣的凈化指標(biāo)、溶劑損耗、消耗和能耗、CO2產(chǎn)品質(zhì)量有其優(yōu)勢。

    三、NHD法脫硫

    NHD化學(xué)名為聚乙二醇二甲醚是一種新型高效物理吸收溶劑。

    NHD法脫硫原理:NHD法脫硫過程具有典型的物理吸收特征。H2SCO2NHD中溶解度較好的服從亨利定律,它們歲壓力升高、溫度降低而增大。因此宜在高壓、低溫下進行H2SCO2的吸收過程,當(dāng)系統(tǒng)壓力降低、溫度升高時,溶液中溶解的氣體釋放出來,實現(xiàn)溶劑的再生過程。

    NHD法脫硫工藝特點:能選擇性吸收H2SCO2COS且吸收能力強;溶劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性;NHD不起泡,不需要消泡劑;溶劑腐蝕性小;溶劑的蒸汽壓極低,揮發(fā)損失低;NHD工藝不需添加活化劑,因此流程短。

    四、PDS法脫硫(PDS催化劑)

    原理:煤氣依次進入2臺串聯(lián)的脫硫塔底部,與塔頂噴淋的脫硫液逆向接觸,脫除煤氣中的大部分H2S。在PDS催化劑的作用下,可脫除無機硫與有機硫,同時促使NaHCO3進一步參加反應(yīng)。

    2臺脫硫塔底排出的脫硫液經(jīng)液封槽進入溶液循環(huán)槽,用循環(huán)泵將脫硫液分別送入2臺再生塔底部,與再生塔底部鼓入的壓縮空氣接觸使脫硫液再生。再生后的脫硫液從塔上部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器流回脫硫塔循環(huán)使用,浮于再生塔頂部擴大部分的硫泡沫靠液位差自流入硫泡沫槽,用泵將硫泡沫連續(xù)送往離心機,離心后的硫膏外運,離心液經(jīng)過低位槽返回脫硫系統(tǒng)。

    脫硫影響因素:煤氣及脫硫液的溫度控制;脫硫吸收液的堿含量。PDS法脫硫過程的實質(zhì)就是酸堿中和反應(yīng);液氣比對脫硫效率的影響;二氧化碳的影響;再生空氣量與再生時間;煤氣中雜質(zhì)對脫硫效率的影響。

    五、變壓吸附(PSA法脫硫)

    (一般可在室溫和不高的壓力下工作,床層再生時不用加熱,節(jié)能經(jīng)濟)

    原理:任何一種吸附對于同一被吸附氣體(吸附質(zhì))來說,在吸附平衡情況下,溫度越低,壓力越高,吸附量越大。反之,溫度越高,壓力越低,則吸附量越小。因此,氣體的吸附分離方法,通常采用變溫吸附或變壓吸附兩種循環(huán)過程。PSA工業(yè)上常用的吸附劑有:硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等。

    如果壓力不變,在常溫或低溫的情況下吸附,用高溫解吸的方法,稱為變溫吸附(簡稱TSA)。顯然,變溫吸附是通過改變溫度來進行吸附和解吸的。變溫吸附操作是在低溫(常溫)吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂線進行,由于吸附劑的比熱容較大,熱導(dǎo)率(導(dǎo)熱系數(shù))較小,升溫和降溫都需要較長的時間,操作上比較麻煩,因此變溫吸附主要用于含吸附質(zhì)較少的氣體凈化方面。

    如果溫度不變,在加壓的情況下吸附,用減壓(抽真空)或常壓解吸的方法,稱為變壓吸附。可見,變壓吸附是通過改變壓力來吸附和解吸的。變壓吸附操作由于吸附劑的熱導(dǎo)率較小,吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大,故可將其看成等溫過程,它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進行,在較高壓力(P2)下吸附,在較低壓力(P1)下解吸。吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量隨著壓力的升高而增加,并隨著壓力的降低而減少,同時在減壓(降至常壓或抽真空)過程中,放出被吸附的氣體,使吸附劑再生,外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生。因此,變壓吸附既稱等溫吸附,又稱無熱再生吸附。

    變壓吸附制氮:來自空氣壓縮機的壓縮空氣,首先進入冷干機脫除水分,然后進入由兩臺吸附塔組成的PSA制氮裝置,利用塔中裝填的專用碳分子篩吸附劑選擇性地吸附掉O2CO2等雜質(zhì)氣體組分,而作為產(chǎn)品氣N2將以99%的純度由塔頂排出。兩塔交替使用,達到連續(xù)分離空氣制氮的目的。用碳分子篩制氮主要是基于氧和氮在碳分子篩中的擴散速率不同,在0.7-1.0Mpa壓力下,即氧在碳分子篩表面的擴散速度大于氮的擴散速度,使碳分子篩優(yōu)先吸附氧,而氮大部分富集于不吸附相中。從而得到99.99%的氮氣。

    六、干法脫硫和濕法脫硫

    煤氣的脫硫方法從總體上來分有兩種:熱煤氣脫硫和冷煤氣脫硫。在我國,熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗研究階段,還有待于進一步完善,而冷煤氣脫硫是比較成熟的技術(shù),其脫硫方法也很多。

    冷煤氣脫硫大體上可分為干法脫硫和濕法脫硫兩種方法,干法脫硫以氧化鐵法和活性炭法應(yīng)用較廣,而濕法脫硫以砷堿法、ADA、改良ADA和栲膠法頗具代表性。

    ①干法脫硫

    最早應(yīng)用于煤氣的干法脫硫技術(shù)是以沼鐵礦為脫硫劑的氧化鐵脫硫技術(shù),之后,隨著煤氣脫硫活性炭的研究成功及其生產(chǎn)成本的相對降低,活性炭脫硫技術(shù)也開始被廣泛應(yīng)用。干法脫除有機硫可分4類,即吸附法、熱解法、水解法和加氫轉(zhuǎn)化法。

    干法脫硫的優(yōu)點:

    在選用反應(yīng)活性好硫容高的脫硫劑的前提下,干法脫硫脫硫效率高,比較適宜處理含H2S較低的煤氣,因為,煤氣中H2S過高會造成脫硫劑很快失效。

    干法脫硫的缺點:

    A、干式氧化鐵法脫硫 設(shè)備笨重,脫硫劑再生大多為間歇再生,每次再生完畢,必須用蒸汽將塔內(nèi)的殘余空氣吹凈,煤氣分析合格后,方能倒塔送氣,否則會引起爆炸;另外,更換脫硫劑時,操作勞動強度大,操作不當(dāng)很容易起火燃燒,較為危險。

    B、干式活性法脫硫 脫硫劑再生使用的過熱蒸汽不易獲得,而且再生效果很難達到要求,多數(shù)廠家干脆就不再生,而是取出后更換新的活性炭。由于干法脫硫大多屬于間歇再生,為了不影響企業(yè)連續(xù)生產(chǎn),必須設(shè)置備用脫硫塔,造成設(shè)備閑置浪費。

    ②濕法脫硫

    濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。 目前,在發(fā)生爐煤氣的濕法脫硫技術(shù)中,應(yīng)用較為廣泛的是栲膠脫硫法。它是以純堿作為吸收劑,以栲膠為載氧體,以NaVO2為氧化劑。 濕法脫硫應(yīng)用較早的方法是氨洗中和法,自從上世紀(jì)50年代初國外出現(xiàn)ADA法以來,我國也先后研制開發(fā)了改良型ADA法、MSQ法、KCS法以及栲膠法等脫硫技術(shù)。

    濕式栲膠法脫硫優(yōu)點:

    濕式栲膠法脫硫整個脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程,脫硫與再生同時進行,不需要設(shè)置備用脫硫塔;煤氣脫硫凈化程度可以根據(jù)企業(yè)需要,通過調(diào)整溶液配比調(diào)整,適時加以控制,凈化后煤氣中H2S含量穩(wěn)定。

    濕式栲膠法脫硫缺點:

    設(shè)備較多,工藝操作也較復(fù)雜,設(shè)備投資較大

    ③干法脫硫與濕法脫硫技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

    對于一些對煤氣中的H2S比較敏感的行業(yè),可以結(jié)合干法脫硫與濕法脫硫技術(shù)的優(yōu)點,將兩種脫硫方法結(jié)合起來應(yīng)用,利用濕法脫硫先將煤氣中的大部分H2S脫除,然后,再利用干法脫硫?qū)γ簹庵械?/span>H2S進行精脫,從而,達到較高的脫硫凈度。這樣既利用了濕法脫硫可以在線調(diào)整的優(yōu)點,又利用了干法脫硫脫硫效率高的優(yōu)點,并克服了由于干法脫硫脫硫劑硫容因素造成的脫硫劑失效過快的問題。煤氣中含有的無機硫通過金屬氧化物可以實現(xiàn)精脫除,而有機硫(主要是COS) 脫除相對比較困難。

    七、雷氏文丘里洗滌系統(tǒng)

    洗滌裝置采用雷氏(Reither)文丘里洗滌系統(tǒng),該系統(tǒng)的文丘里喉口。

    采用德國專利技術(shù),喉口被設(shè)計成狹長矩形,并可以調(diào)節(jié)喉口大小,為國際上大型文丘里系統(tǒng)中唯一得到大量使用的可變喉口設(shè)計。

    該系統(tǒng)充分利用了流體的文丘里效應(yīng),當(dāng)廢氣以亞音速進入文丘里喉口后其靜壓會驟然降低,由此產(chǎn)生的巨大壓降和高剪切力可以大大增加氣流的紊動,使得進入喉口的吸收液霧化成極細的霧狀顆粒,從而產(chǎn)生巨大的氣液接觸比表面積,使廢氣中的待處理成分高效快捷地轉(zhuǎn)移到液體中去。氣體離開喉口后,壓力重新變回到進入喉口前相同的水平,氣流紊動減緩,液滴重新聚集變大,并在隨后的氣液分離裝置中分離去除。該系統(tǒng)有兩種工藝(System -REITHERTMBayer-REITHERTM)可供選擇

    與氣流方向垂直放置的圓柱體在氣體通路形成特殊的文丘里喉口,其中System-REITHERTM可以通過調(diào)節(jié)位于下方正中的圓柱體的上下位置方便靈活地調(diào)節(jié)文丘里喉口的大小,使得喉口內(nèi)的氣流速度在一定范圍內(nèi)變化,而Bayer-REITHERTM的文丘里喉口固定,采用先進的氣水混合噴嘴來霧化吸收液在這兩種系統(tǒng)中,氣體在經(jīng)過文丘里反應(yīng)后都進入后續(xù)的旋風(fēng)分離器進行氣液分離。相比較而言,Bayer-REITHERTM系統(tǒng)的氣阻更低,但在煉廠催化裂化裝置中,由于催化劑粉塵攜帶量較大,一般采用System-REITHERTM設(shè)計方案。

    由于采用了文丘里及苛性堿作為吸收劑,System-REITHERTM的洗滌效率得以大大提高,停留時間也可縮短至2秒以內(nèi),僅僅為其它洗滌系統(tǒng)的一半。

    System-REITHERTM的優(yōu)越性在于:(1)能保證洗滌液在廢氣匯聚到中間的文丘里喉口時以最佳的噴射角度噴入,最大限度地使得洗滌液在氣體中均勻分布;(2)可以使得洗滌液以較小壓力噴入,通過亞音速氣流在文丘里喉口所形成的高剪切力,使得噴入的洗滌液進一步霧化成極細且均一的氣溶膠,形成極大的比表面積;(3)實現(xiàn)了對文丘里喉口的調(diào)節(jié),為洗滌系統(tǒng)的運行調(diào)控創(chuàng)造了條件。該技術(shù)既保留了傳統(tǒng)文丘里洗滌系統(tǒng)的簡潔高效的特點,又實現(xiàn)了根據(jù)廢氣流量變化進行自動調(diào)控的功能,從而使得文丘里洗滌系統(tǒng)能更有效、更靈活、更可靠地處理廢氣。

    配合洗滌液的優(yōu)選及其水質(zhì)的自動化管理,以及適當(dāng)氧化劑的注入,REITHERTM洗滌系統(tǒng)的處理范圍能進一步擴大到包括固體、液體和氣溶膠在內(nèi)的各種顆粒物和各類氣體成分,能處理的顆粒物的大小可以擴大到亞微米(顆粒直徑小于1微米)級的水平,可以用來控制 PM2.5顆粒的排放,減少城市霧霾的產(chǎn)生。對直徑3微米及其以上的微小顆粒或氣溶膠可以實現(xiàn) 99% 以上的去除率。

    由于本系統(tǒng)主要采用鈉堿(NaOH)作為吸收液,CO2不會與NaOH反應(yīng)生成沉淀物,因此,吸收反應(yīng)可以在中性甚至偏堿性條件下進行,SO2的吸收速率比在酸性條件下大大提高。由于吸收液中懸浮固體較少,因此不會像用石灰石、石灰或MgO等方法會產(chǎn)生積垢和噴嘴堵塞問題。在實際應(yīng)用中選擇高強度耐磨材質(zhì),最高達50,000mg/Nm3的粉塵及堅硬的催化劑顆粒 都能得到去除,這使得System-REITHERTM能夠應(yīng)用在催化裂化裝置上用于再生煙氣的處理。

    System-REITHERTM系統(tǒng)壓降比其它文丘里洗滌工藝大大降低,對于一般FCC再生煙氣的達標(biāo)處理,文丘里喉口壓力損失在3000pa以內(nèi),完全能滿足FCC工藝富余壓力低又不能使用引風(fēng)機的苛刻工藝條件。

    硫回收(Wellman-Lord)選項RDSTM通過加裝蒸發(fā)結(jié)晶反應(yīng)器,還可以實現(xiàn)吸附劑的再生和SO2 的回收。將80%的洗滌廢液泵入蒸發(fā)結(jié)晶反應(yīng)器可以使得廢液中產(chǎn)物 NaHSO3還原成吸附劑Na2SO3并生成SO2,所產(chǎn)生的高純度 SO2 可以送煉油廠硫還原裝置轉(zhuǎn)換成高附加值產(chǎn)品硫磺,Na2SO3返回洗滌系統(tǒng)。由于系統(tǒng)中存在一定量的氧氣,約有10%左右的Na2SO3會氧化成Na2SO4而不可回收。這部分的Na2SO4 隨著廢液進入污水處理裝置并被沉淀吸附后成為污泥的一部分。由于蒸發(fā)結(jié)晶需要消耗大量的能量,吸附劑再生和SO2回收的經(jīng)濟性取決于硫磺的價格。

    System-REITHERTM文丘里洗滌系統(tǒng)的運行性能

    System-REITHERTM文丘里洗滌系統(tǒng)由于采用可調(diào)喉口,壓降能耗和洗滌效率可以精確調(diào)控至最優(yōu)值。顆粒物的洗滌效率隨顆粒大小的增加而提高,隨著文丘里喉口的開口大小的增加而降低。對于濕度較低的廢氣,在進入System-REITHERTM 系統(tǒng)以前適當(dāng)增加其濕度,可以明顯提高顆粒物的洗滌效果。文丘里喉口的大小越大,濕度的影響越明顯。配合使用增濕預(yù)洗滌噴淋,可以進一步降低文丘里洗滌系統(tǒng)的運行壓力,降低能耗。在一般煙氣達標(biāo)處理中,系統(tǒng)壓降可以控制在3000Pa以下。

    System-REITHERTM文丘里洗滌系統(tǒng)的特點:

    (1) 結(jié)構(gòu)簡潔,占用地方少,便于布置安裝,適用于各類場地的安裝 使用;既能垂直安裝又能水平安裝;能方便地用于現(xiàn)有煙氣管道的改造升級;

    (2) 能有效去除各類顆粒物包括PM2.5在內(nèi)的亞微米級的塵埃和氣溶膠;

    (3) 配合洗滌劑的優(yōu)選和適當(dāng)氧化劑的使用,可用于吸收和處理包括臭氣、酸性堿性氣體、揮發(fā)性有機物和重金屬在內(nèi)的各類氣體污染物;

    (4) 適用于不同氣體流量,單機最大流量達到350,000m3/h;通過多文丘里喉口設(shè)計,可以滿足大型電廠等的大規(guī)模煙氣處理要求;

    (5) 模塊化設(shè)計,便于改建擴建;

    (6) 運行非常穩(wěn)定可靠,維護保養(yǎng)簡單;

    (7) 需要時可方便接入脫硝系統(tǒng)實現(xiàn)同時脫硫脫硝除塵;

    (8) 運用文丘里壓降進行自動化運行調(diào)控,方便易行;

    (9) 能處理高溫、高濕度、腐蝕性及爆炸性氣體。

    (北極星電力網(wǎng))

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