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gore薄膜液体过滤器在脱硫系统中的初步应用

作者: 来源: 发布时间:2018-2-11 16:12:47  点击数:367
1 前言
戈尔薄膜液体过滤器作为一种高新技术产品,正在焦化燃气行业湿法脱硫硫磺回收系统中逐步推广使用。它的应用将改变传统的硫磺回收工艺,大大改善硫磺回收系统的现状,对降低循环脱硫液中悬浮硫含量有很大的益处,且对环保带来的意义也将为更多焦化燃气行业所接受。戈尔薄膜液体过滤器在我公司水煤气脱硫系统已得到了初步应用,并取得了一定的效果。
2 过滤原理
过滤是使含固体颗粒的非均相物系通过布、网等多孔性材料,分离出固体颗粒的操作。脱硫溶液中含有许多粒径很小的悬浮固体颗粒,靠静电及分子引力相互结聚。所以,脱硫溶液是一种含固体硫磺颗粒的非均相悬浮液,脱硫溶液的过滤属悬浮液过滤。
戈尔薄膜液体过滤器,它的过滤方法是用薄膜来进行表面过滤,它不同于一般的过滤技术,即把膨体聚四氟乙烯材料用特殊工艺复合在底部支撑材料上而制成过滤袋来进行有效过滤。这种独特的过滤方法,使溶液中的悬浮硫被全部收集在薄膜表面,由于薄膜具有极佳的不粘结性和非常小的摩擦系数,过滤袋根本不会产生堵塞现象,溶液中的悬浮物被有效地收集。
3 硫磺回收系统工艺比较
3.1 硫磺回收系统工艺流程
公司采用a.d.a湿法氧化自吸再生脱硫方法,其硫磺回收系统采用硫泡沫槽及熔硫釜熔硫传统工艺。含硫较高的富液用泵送入自吸再生槽进行再生浮选,浮选出的硫磺进入硫泡沫中间槽,用泵送入硫泡沫槽,进行搅拌和水蒸气加热,温度至80℃左右,然后静止分层,清液回入系统,硫浆进入熔硫釜,进行夹套间接水蒸气加热至90-95℃分层,清液压入釜液沉淀池,如此反复操作至满釜,进行加温蒸熔至130-140℃,4-6小时后将熔融硫放入硫磺结晶盆自然冷却成型。工艺流程见图1。
工艺系统缺陷:
3.1.1 系统固有缺陷
(1)自吸再生槽溶液停留时间太短,设计规范要求6-10min,而复算只有6min。所以,溶液在再生槽内再生反应不充分,硫磺颗粒细而粘,不能良好悬浮,导致贫液不贫。而且,由于时间差的关系,硫磺的生成反应在塔体塔板或填料上生成,严重时将导致塔体阻力短期升高。
(2)来自气柜的水煤气,含一定量的焦油粉尘,进塔10mg/l,经溶液喷淋后,出塔3-4mg/l,焦油粉尘进入循环溶液系统,导致溶液固体颗粒含量逐渐升高,与本身粘度较高的硫浆粘合在一起,对塔板和填料产生不良的后果,最终导致塔体阻力上升。
3.1.2 溶液中颗粒含量过高,对系统带来诸多不利因素
硫磺经在泡沫槽,特别在熔硫釜中加热后,压出的清液带有一部分硬硫磺颗粒进入集液池,在返回反应槽时,部分硬颗粒也随之进入。而再生槽无法将细小的硬颗粒浮选出来,故造成了贫液中的含固量居高不下,溶液悬浮物高至20-35g/l。含固量高的溶液进入旋流板塔和木格填料塔,导致塔体阻力上升加快,塔体运行4-6个月,旋流板塔阻力大于10000pa,木格填料塔阻力大于4000pa,故平均每年每塔组就要清塔二次,每清一塔组需10万元费用,费用支出较大。与此同时,较硬的颗粒将会对溶液循环泵产生严重的磨损,在97年下半年、98年上半年中造成了循环泵连续损坏,严重影响煤气生产质量,且用去检修材料费用100多万元。
3.1.3 脱硫液中二盐含量难以控制
在硫泡沫槽及熔硫釜加温压清液过程中,溶液分别被加温至65-95℃和130-140℃,由于过高的温度加速了副反应的进行,造成清液中二盐(nacns,na2s2o3)含量的增加,变质的黑褐色清液进入循环溶液系统,导致脱硫溶液中的有效组分被破坏,加速溶液对管线、设备的腐蚀程度,并影响脱硫效率。
3.1.4 蒸汽耗量高
由于硫泡沫在泡沫槽内和熔硫釜在进料压清液过程中需加温至65-95℃,在熔硫过程中又被加温至140℃左右,故整个过程需要消耗大量的蒸汽,估算消耗4.5吨蒸汽/吨硫磺。
3.1.5 环境保护和腐蚀问题
(1)在硫磺回收过程中为了保持系统的正常,故需定期清理大量的硫渣,同时总有一定量的废脱硫液需送入生化处理。这部分废液的cod和s含量较高,cod含量高达40000mg/l,s含量高达1500mg/l,严重冲击生化活性污泥,给生化处理带来很大的压力。
(2)硫泡沫在加温的同时,有大量的酸性气体(h2s、co2等)产生,这些废气不仅腐蚀厂房设备,而更为严重的是恶化操作环境,影响了操作工的身心健康。

图1
3.2 硫磺回收过滤工艺流程
再生槽悬浮出的硫泡沫进入硫泡沫中间槽,不经过泡沫槽,也不经过水蒸气加热至较高温度,而用泵直接送入过滤器进行过滤,硫膏进入熔硫釜,过滤清液回贫液系统。工艺流程简图见图2。

图2
戈尔过滤器工艺优点:
公司98年引进型号为auto-26-nbp-csp-aa过滤器,过滤面积为26.1m2,10月份开始在水煤气脱硫系统代替硫泡沫槽进行了试运行,已取得了初步效果。
戈尔过滤器过滤方法与众不同,它是用薄膜来进行表面过滤,能使液体中的悬浮物(硫磺、焦粉)被全部收集下来,硫泡沫无需加热,透明清澈的滤液直接返回贫液中,滤渣可进入熔硫釜熔硫,也可进入脱水装置生产生硫粉。
戈尔过滤器主要优点:
3.2.1 降低贫液悬浮硫含量
(1)经过滤器过滤后,清液清澈透明,含固量小于50ppm,这部分清液返回贫液系统,可降低贫液中的悬浮硫含量。
表1 贫液悬浮硫平均含量比较(g/l)
98年11月9.49
98年12月9.90
99年1月8.46
99年2月4.43
99年3月5.37
99年4月3.96
99年5月4.64
99年6月4.46
99年7月5.01
99年8月5.60
从统计数据可以看出,自98年10月底开始投运过滤器后短短几个月,贫液中含固量已由原来的9-10g/l降低至4-6g/l。
(2)经过滤器过滤后,滤渣含水量低于硫泡沫槽加温压清液后硫泡沫含水量,从而减少了熔硫釜加温压清液的量,相应因清液夹带硫磺硬颗粒进入系统的量也减少,降低了贫液中的含固量;同时,大大缩短了熔硫釜加温压清液的操作时间。
3.2.2 改进了传统工艺
(1)有效控制二盐增长
用过滤器代替硫泡沫槽:¬ 硫泡沫无需加温,在较低温度下进行操作;­ 熔硫釜加温压清液的量相对原料要减少得多,被加温的脱硫液量也相应减少。由于这二个原因,在一定程度上控制了副反应的进行,控制了脱硫液的组分,确保脱硫效率。
表2 过滤器使用前后贫液中二盐含量比较(g/l)
 98年5月--10月98年11月--
99年8月
nacns180-200150-180
na2s2o380-12065-110
(2)有利于环境保护
①由于熔硫釜压清液量减少,所以进入集液池的清液和硫磺颗粒的量也相应减少,这在一定程度上减少浓度较高废液的排放量。若采用脱水挤干装置生产硫粉,取消熔硫釜,则可以做到基本无废液排放,这将对环保带来重大意义。
②硫泡沫及熔硫釜在加温过程中,有h2s、so2等有毒有害气体释放,采用戈尔过滤器,既改善了操作环境,又减少了酸性气体对管线、设备及厂房的严重腐蚀。
(3)降低生产成本,有较好技术经济效益
①清塔费用大大减少,1#旋流板塔运行一年,塔阻达4000pa,相应清塔费用减少5万余元。若常开二组塔,则每年可节约清塔费用10万余元。
②蒸气用量减少。硫泡沫在泡沫槽中加热及在熔硫釜进料加温压清液过程中,都需消耗大量水蒸气,而采用戈尔过滤器过滤溶液不需要加热,因此,蒸汽耗量大幅度降低。硫泡沫不加温,按估算可节约蒸汽150吨,蒸汽按80元/吨,则每年可节约费用14.5万元。如果生产生硫粉,则蒸汽费用更可大大降低。
③ 泡沫槽(搅拌机等)、熔硫釜等设备,检修费用降低。
(4)实行自动操作
戈尔过滤器采用自动执行系统,使整个过滤过程自动连续进行,减轻了工人的劳动强度,提高了生产效率。
4 存在问题及讨论
戈尔过滤器,在我公司水脱硫系统中得到了初步应用,但其工艺还不够成熟。目前存在的主要问题是:
(1)过滤薄膜易损坏,膜阻易升高,清洗不方便。有待于进一步研究过滤薄膜结构,提高其质量,延长使用寿命。
(2)油脂类物质对膜有一定的影响,如木格脱脂液、煤气中的焦油对膜穿透性的影响。有待于进一步研究溶液中油类物质对过滤薄膜的影响及对策措施。
(3)进一步提高硫膏脱水挤干装置的脱水处理能力,降低生硫粉含水量。从试生产情况看,生硫粉的含水量在32-40%,脱硫液的损耗较大且包装运输不便。只有确保生硫粉的含水量小于30%,才有可能取消熔硫釜,也就从根本上解决了传统脱硫系统中存在的一系列环保技术问题。
相信,随着过滤薄膜结构和脱水挤干装置的进一步完善,加强过滤器技术操作管理,及硫粉市场需求的增加,戈尔薄膜液体过滤器将会给焦化燃气行业带来历史性的工艺技术突破。
沈金龙 (上海浦东煤气制气有限公司)

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