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    濕式氧化法脫硫工藝中吸收器的開發方向

     吸收器在濕式氧化法脫硫工藝中占有十分重要的地位,是該工藝中關鍵設備,吸收器的效率不僅直接顯現到產品凈化度,也涉及到能耗高低。付產品的生成量等主要的化工生產指標,因此伴隨著濕式氧化法脫硫工藝的發展,吸收器也一直是該領域中活躍的研究課題。

    1 濕式氧化法脫硫工藝中脫除H2S反應的特點

    用濕式氧化法工藝脫除H2S時和胺法有顯著的差別,因此工藝設計和吸收器的選型上呈現不同要求。在胺法中,H2S在液相中與醇胺的反應為質子反應,可按瞬時間可逆反應處理,依據這種反應機理,為了達凈化氣質量要求,吸收塔要選用氣液逆流設計。而在濕式氧化法脫硫工藝中,雖然堿液吸收H2S的過程和胺液相類似,但吸收H2S后產生的HS-被氧化為元素硫的反應打破了吸收平衡。從而使總的反應,即物理吸收和化學反應成為不可逆的。這一原理不僅使之可以獲得比胺法好的H2S凈化度,而且提供了設計氣液并流吸收器的可能性,為當今強化傳質設備的應用,而這些強化設備的應用會使該工藝的面貌煥然一新,能耗和投資將大幅降低。

    濕式氧化法脫硫工藝中,脫除H2S時吸收過程可以分為H2S吸收和HS-的氧化,前者的吸收時間是一個快速的過程,也可以說是瞬時的,在sufint法的報導中吸收H2S的時間在0.05秒內95%H2S吸收,而重力反應器中氣體在反應器中停留時間<1秒,而后者是一個慢反應。隨著吸收液的不同,析硫時在15min~40min這種大的時間差為吸收器的設計提供了足夠的思維空間。

    當今用濕式氧化法處理的氣體中無論是水煤氣,天然氣還是焦爐氣均含有一定量的CO2,供尿素合成用的CO2,幾乎全部為CO2,CO2存在會產生CO2和H2S的共吸收。溶液吸收CO2會引起溶液的PH值的波動,副產品增加,這是吸收器設計須考慮的問題。

    2 現有吸收器的概況

    2.1 運用的吸收器

    大多數濕式氧化法工藝裝置均在常壓下運行,采用吸收器的型式一般常見的有填料塔、噴淋塔、旋流板塔、噴旋塔等。在壓力下操作的吸收器型式也很多,除上述塔型外,還有復合塔。這些塔型的設計均依據是通用的吸收塔理論設計的,吸收溶和被凈化的氣體體呈逆流運行,氣體在吸收器中的停留時間要幾十秒,邊吸收邊進行析硫反應,析出硫和其它雜質易沉淀在填料或塔板。多數的吸收塔往往會出現堵塔現象,這是目前使用廠家普遍出現要求解決的難題。

    也有少數廠家用噴射塔,實現了氣液并流式吸收的過程,由于設備強化過程設計達不到要求,單級脫硫效率不高(70%左右),不能得到大量推廣。

    近幾年已將重力吸收器應用于濕式氧化法脫硫工藝中,已有四臺設備運行了幾年,其中兩臺用于從焦爐煤氣的粗脫硫,兩臺用于低溫甲醇洗脫硫脫碳工藝中吸收尾氣中除去H2S。下面實例是中北大學的山西省重力化工工程技術研究中心為山西某集團合成氨廠設計的重力吸收器的運行數據:

    ① 原料氣組分: V01%

    CO2 CnHm H2S Σ

    98.97% 0.35 0.68 100.00

    單臺氣量(Nm3/h) 21000 Nm3/n

    ②系統運行溫度~32℃,液氣比~10L/m3,重力因子>106.2,溶液中Na2CO3濃度~12g/L,酞菁鈷濃度15PPm時,出口氣體中H2S含量<50mg/m3。

    ③運行中脫硫率≥99%時,進出口CO2濃度的變化<0.5%。

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