專利名稱：半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，屬于含一氧化碳工業(yè)用氣體的脫硫凈化工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種有機的堿性水溶液脫硫凈化工藝。
脫硫是天然氣、城市煤氣和氮肥工業(yè)用半水煤氣的一個重要凈化工序。五十年代后國外發(fā)展起來的蓖醌二磺酸活化堿液脫硫工藝，即ADA法，在六十年引入我國，并逐步成為中型氮肥廠濕式脫硫的主要方法。ADA法既適用于常壓脫硫，也適于加壓脫硫。ADA法的主要缺點是堵塔嚴(yán)重，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重以及消耗成本較高。而后，栲膠法脫硫成功地應(yīng)用于常壓半水煤氣脫硫，它具有成本低，消耗低，無毒性、脫硫效率高和不易堵塔等優(yōu)點。但是栲膠法脫硫在加壓半水煤氣中卻未能得到順利發(fā)展，主要困難是堵塔嚴(yán)重，導(dǎo)致工藝不穩(wěn)、消耗高。
本發(fā)明的目的是公開一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，使高效低耗的栲膠法脫硫技術(shù)成功地應(yīng)用到加壓半水煤氣工業(yè)中。
本發(fā)明任務(wù)通過以下工藝參數(shù)與吸收液配比得以實現(xiàn)在名義表壓值為0.77MPa，脫硫前氣體中H2S含量為2.0-5.0g/m3，溫度為40-45℃的工藝環(huán)境中，栲膠脫硫液的配比栲膠為0.6-0.8g/L，NaVO3為0.5-0.7g/L，總堿為0.47-0.55當(dāng)量。
以及提高噴淋密度或液氣比，使硫容不超過0.19g/L。
栲膠的主要成份是單寧，一般商品栲膠單寧的含量在58-69%之間。單寧是一種多羥基化合物，其水溶液在空氣中易被氧化，還能經(jīng)氫鍵形成膠體溶液，并能與釩等多種金屬離子形成絡(luò)合物。
栲膠法脫硫工藝的基本機理可表達(dá)為1、堿性水溶液吸氣體中H2S
2、析硫
3、氧化
4、再生
式中TQ為醌態(tài)栲膠，即氧化態(tài)栲膠，THQ為酚態(tài)栲膠，即還原態(tài)栲膠。
栲膠在堿液中作為一種氧的“載體”，它被空氣中的氧氧化為醌態(tài)結(jié)構(gòu)，然后再將溶液中四價釩絡(luò)離子氧化為五價離子，自身則被還原為酚態(tài)。
我國自七十年代后在化肥廠的常壓半水煤氣脫硫中開始應(yīng)用栲膠法脫硫并獲得成功，但直到九十年代未能在加壓半水煤氣脫硫中獲得成功，其主要原因是加壓后H2S濃度增加必將影響反應(yīng)速度導(dǎo)致嚴(yán)重堵塔，而現(xiàn)有的理論和實踐，例如從常壓ADA法到加壓ADA法，均不能解決加壓栲膠法的反應(yīng)速度控制問題。
本發(fā)明的參數(shù)設(shè)計基于壓力和H2S濃度雖然是制約反應(yīng)速度的重要因素，但在實際生產(chǎn)中是作為一種工藝環(huán)境，一般是不可控的，所以必須通過降低脫硫液關(guān)鍵組份的濃度和硫容來達(dá)到控制反應(yīng)速度，防止堵塔。
在栲膠存在下釩離子在吸收、再生過程中可被多次利用，所以釩離子濃度應(yīng)遠(yuǎn)低于按反應(yīng)方程式計算理論用量。栲膠參予載氧、絡(luò)合和緩蝕作用，其反應(yīng)動力學(xué)機理尚不明朗，但實踐表明本發(fā)明公開的較低濃度參數(shù)設(shè)計既能滿足釩離子再生要求，又能維持栲膠法低腐蝕，低消耗及高吸收諸優(yōu)點?？倝A度來是所有濕法脫硫的一個重要因素，它對反應(yīng)速度，傳質(zhì)系數(shù)和尾氣中H2S殘余量均有明顯影響，并且與硫容值之間存在制約關(guān)系。硫容是本發(fā)明的一個控制目標(biāo)，在既定的H2S濃度環(huán)境和較低濃度脫硫液條件下通過提高溶液循環(huán)量來控制硫容值，能降低脫硫塔填料層的積硫速度和溶液中的懸浮硫，有效防止堵塔。
采用本發(fā)明后本廠脫硫塔處理氣量提高30%，平均脫硫效率達(dá)98.5%，比原來提高8-13%，特別是堵塔問題得到解決，使工藝穩(wěn)定，消耗低，已獲得顯著的經(jīng)濟效益，本技術(shù)在同行業(yè)的推廣必將產(chǎn)生更大的社會經(jīng)濟效益。
下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作具體說明。


圖1為加壓脫硫工藝流程圖。
圖中來自自壓縮機工段出口的半水煤氣的壓力為0.75MPa(指表壓，下同)進(jìn)入脫硫塔，脫硫液經(jīng)脫硫塔外的中間反應(yīng)槽、再生槽，溶液貯槽和脫硫泵，回到脫硫塔，處理后的氣體經(jīng)分離器去壓縮機三段入口。脫硫塔溫度控制在40-45℃，表壓為0.77MPa。
本發(fā)明采用低濃度脫硫液配比和低硫容工藝控制，成功地將常壓栲膠脫硫技術(shù)應(yīng)用到加壓脫硫中。
附表為本發(fā)明主要工藝參數(shù)與常壓栲膠法以及加壓ADA法對比。
表中加壓栲膠法為本廠實際工藝參數(shù)，名義表壓為0.77MPa，脫硫后出口H2S為15-50mg/m3，平均脫硫效率達(dá)98.5%。當(dāng)脫硫前H2S濃度超過3.5g/m3時，脫硫液中添加助劑Ts-8505微量，這是一種高效脫硫催化劑，主體化學(xué)組成為C32H2O12N8S4CoNa2Ca2Cl4，分子量1156，主要生產(chǎn)廠家為長春光學(xué)精密機械學(xué)院試驗化工廠。
根據(jù)本廠經(jīng)驗為控制硫容，脫硫液循環(huán)量較細(xì)法增加80%。
表中常壓栲膠法和加壓ADA法分別為國內(nèi)二家與本廠同等規(guī)?；蕪S的實際工藝參數(shù)，其中常壓栲膠法如表壓為250-400mm水柱。
從附表對比可見本發(fā)明的脫硫液主要成份(栲膠和NaVO3)的濃度明顯低于常壓栲膠法，硫容的控制值也偏低。而按一般規(guī)律，從常壓發(fā)展到加壓，由于H2S濃度增加，脫硫液濃度均作適應(yīng)性提高，硫容值也增加。
脫硫工序中壓力、溫度和H2S濃度雖然均為影響反應(yīng)的重要參數(shù)，但它們均為工藝的環(huán)境條件，在實際生產(chǎn)中屬于不可控的或沒有必要加以控制的因素。特別是壓力參數(shù)是本廠壓縮二、三段之間的數(shù)據(jù)，對于脫硫反應(yīng)而言，它直接影響氣體中H2S和O2的濃度，對溶液反應(yīng)的影響甚微。所以本發(fā)明所提供的低濃度脫硫液配比和低硫容值控制方法的壓力適應(yīng)范圍是很廣的。
為控制硫容值，在給定其他工藝條件后，通過控制脫硫液噴淋密度或液氣循環(huán)比實現(xiàn)。這種控制屬于化肥工業(yè)的常規(guī)工藝控制技術(shù)。
我廠原來使用改良ADA法，平均堵塔周期為25天。采用加壓栲膠法后，處理氣量提高30%，脫硫效率提高8-13%，運行一年多未發(fā)生堵塔。日產(chǎn)合成氨從200噸提高到240噸，加上不堵塔的增產(chǎn)效果，年創(chuàng)效益超過100萬。由于采用低濃脫硫液配比，降低了消耗，年節(jié)約消耗成本達(dá)8萬元。脫硫效果和處理氣量的提高使產(chǎn)硫磺量增加，年創(chuàng)效益12萬元。扣除脫硫工序新增一臺泵的耗電后，直接年創(chuàng)效益約104萬。
權(quán)利要求
1.一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，其特征在于(1)所述工藝的環(huán)境條件為名義表壓 0.77MPa溫度 40-45℃脫硫前H2S濃度 2.0-5.0g/L(2)所用栲膠脫硫液主要成份濃度為栲膠 0.6-0.8g/LNaVO30.5-0.7g/L總堿 當(dāng)量0.47-0.55N(3)硫容值小于等于0.19g/L。
2.按權(quán)利要求1所述的半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，其特征是所述硫容值控制通過噴淋密度控制實現(xiàn)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，其特征是當(dāng)脫硫前H2S濃度超過3.5g/L時，在脫硫液中添加脫硫催化助劑Ts-8505。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，是化肥工業(yè)氣體濕法脫硫技術(shù)的發(fā)展，基于加壓ADA法和常壓栲膠法，采用較低濃度的脫硫液配比，栲膠為0.6-0.8g/L，NaVO
文檔編號C10K1/14GK1105696SQ9411548
公開日1995年7月26日 申請日期1994年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月31日
發(fā)明者李加利, 吳一, 唐漢君 申請人:河北宣化化肥廠