脱硫液中溶解二氧化碳含量的测定-硫酸解析法.docx

脱硫液中溶解二氧化碳含量的测定硫酸解析法

大家知道，一般变换气中CO2体积百分比含量在25-30%，半水煤气中CO2体积百分比含量在6-8%，变换气中C02含量要比半水煤气高的多。CO2是酸性气体，碳酸钠溶液吸收CO2后生成碳酸氢钠。CO2含量越高，生成碳酸氢钠的量就越大。对于变换气脱硫，由于脱硫液中较高含量的碳酸氢钠的存在，一方面，不仅会降低脱硫液的PH值，还使H2S在塔内的传质系数减小，脱硫效率下降，纯碱和催化剂消耗上升，造成脱硫成本居高不下。另一方面，溶液中碳酸氢钠含量高，溶液的黏度增大。当在温度下降时，碳酸氢钠就会结晶析出与硫膏一起粘附在填料上，当积累到一定程度时就堵塔，被迫停车扒塔处理，给企业造成了较大的经济损失。

近几年来，随着HYPERLINK/?target=\t/p/_blank新型煤气化技术的应用以及企业产能结构调整，加压原料气中二氧化碳和硫化氢的含量越来越高。原料气中二氧化碳体积百分比含量高达45%左右，硫化氢含量高达3g/Nm3以上。高浓度二氧化碳原料气对湿法脱硫系统产生的影响日益突出。下面笔者根据一家典型案例来简要阐述一下，加压原料气中高浓度二氧化碳含量对脱硫系统的影响及处理措施。

1问题产生

在2015年6月，HYPERLINK/?target=\t/p/_blank东狮公司为浙江某家化工企业的加压原料气设计了一套湿法脱硫装置。主要工艺参数如下：变换气流量22000NM3/h，变换气压力1.10MPa，变换气中H2S含量最高达3.5g/m3，CO2体积百分比含量44%，要求脱硫后H2S≤20mg/m3。针对上述工况，我们公司在变脱塔的设计上，采用了喷淋空塔串联复合传质脱硫塔的两级脱硫工艺来满足脱硫后硫化氢指标要求。

HYPERLINK/?target=\t/p/_blank脱硫吸收设备主要配置情况：一台Φ2800的喷淋空塔串联一台Φ2800的新型复合传质脱硫塔。其中喷淋空塔结构为：塔内设置四层DSP型高效雾化喷头，设计脱硫液循环量250NM3/h；复合传质脱硫塔的结构为：塔上部设置三段各5米高的Dg50聚丙烯散装填料，各段间设置三层液体再分布器。塔中下部设置了三层QYD高效传质内件，设计脱硫液循环量300m3/h。其中喷淋空塔脱硫效率60%以上，并能有效降低堵塔几率，保证了系统的长周期稳定运行。

工艺流程简述：

气相：变换气经系统入口水分离器除去气体中夹带的液态水后，进入喷淋脱硫塔下部。气体在塔内自下而上与上部喷淋段喷下的雾化脱硫液逆流接触。脱除气体中60%以上的H2S，由塔顶引出进入复合传质脱硫塔下部。气体在塔内自下而上依次通过三层以QYD内件为主体的复合传质装置吸收硫化氢后。向上进入三层填料段继续硫化氢的吸收反应，最后从脱硫塔顶部引出。经两级脱硫后，气体中绝大部分H2S和20%-50%的有机硫被脱硫液吸收，净化后的气体进入后工序。

液相：两台脱硫塔底部引出的富液经减压进入闪蒸槽。脱硫富液在闪蒸槽中释放出吸收过程中溶解的大部分CO2，富液依靠余压（0.4-0.5MPa）进入再生槽喷射器。富液在高速通过喷射器喷嘴时，其吸气室形成负压自动吸入空气，富液与空气两相并流经喉管、扩散管由尾管排出并由再生槽底部向上流动。此时，富液中的悬浮硫颗粒被空气浮选形成硫泡沫飘浮在再生槽上部。清液与硫泡沫分离后经液位调节器流入贫液槽。由贫液泵分别送至两台脱硫塔。

再生槽上部分离出的硫泡沫流入泡沫槽，经泡沫泵送到过滤机。滤液直接返回系统使用，过滤出的硫膏进入熔硫釜加工成硫磺出售。

原始开车所需脱硫液及补充软水在配碱槽中完成。888催化剂按补充要求由贫液槽入口贫液管连续滴加入系统。

该脱硫装置于同年11月中旬投料开车，我们公司派工程师在现场指导开车。当变换气流量达到18000NM3/h的生产负荷时，发现复合传质脱硫塔压差过高，高达80-110KP，塔出口气体带液较严重。采取降低循环量、调整脱硫液组分、生产减量等措施都未收到明显效果，最后被迫切气停车处理。

2问题分析

问题发生后，业主领导高度重视，积极组织相关人员召开专题会议，对脱硫塔带液问题进行分析讨论。经与会者讨论分析，产生带液问题的原因主要有以下几点。

1）本变换气不仅硫化氢含量高，而且二氧化碳含量也较高，这在化肥生产同行业内是不多见的，问题产生的焦点集中在变换气中高浓度的二氧化碳含量上。

2）二氧化碳本身就是一种发泡剂。特别是在加压工况下，变换气中高浓度含量的二氧化碳和硫化氢在脱硫液的吸收过程中，脱硫液粘度增大，在脱硫塔内发泡程度较强烈。

3）塔内溶液大量起泡导致填料段间的液体再分布器降液受阻，造成拦液。

4）塔内的拦液致使塔压差上升，再加上脱硫液粘度大，气泡增多。当塔压差超过80KPa时，脱硫液就会随着出塔气体被带出至气液分离器。

3问题解决

脱硫塔带液问题的