- 栲膠脫硫技術(shù)
- 凌開(kāi)成 牛艷霞
- 1862字
- 2020-05-06 19:44:18
1.4 研究思路及研究?jī)?nèi)容
栲膠法脫硫技術(shù)發(fā)展于20世紀(jì)70年代,自工業(yè)應(yīng)用以來(lái)廣泛受到脫硫行業(yè)的青睞。但關(guān)于該法的理論研究始終滯后于其工業(yè)應(yīng)用。除早期的幾篇理論資料外,鮮有關(guān)于該法的詳細(xì)理論報(bào)道。
本課題組近10年來(lái)在太原理工大學(xué)凌開(kāi)成教授的帶領(lǐng)下堅(jiān)持從事有關(guān)栲膠法脫硫技術(shù)方面的研究工作,并且取得了一些創(chuàng)新性成果。本書(shū)正是以栲膠法脫硫技術(shù)的研究思路為出發(fā)點(diǎn),總結(jié)了本課題組的相關(guān)研究成果,旨在為相關(guān)從業(yè)人員和科研人員獲得第一手資料帶來(lái)方便。
正如前文所述,對(duì)于栲膠法脫硫技術(shù)而言,在理想狀態(tài)下硫化氫的脫除僅僅消耗空氣中的氧,而堿、栲膠和釩化合物在脫硫系統(tǒng)中循環(huán)利用沒(méi)有任何消耗。但是在實(shí)際生產(chǎn)上,由于副反應(yīng)的客觀存在,它們是存在消耗的,并且有時(shí)消耗量還是相當(dāng)可觀的。為了保持高效的脫硫效率,企業(yè)需要定期及時(shí)補(bǔ)充一定量的堿、栲膠和釩催化劑。釩化合物價(jià)格較昂貴,這樣做無(wú)疑會(huì)增加企業(yè)的成本。因此,在2002年,使用栲膠法脫硫技術(shù)的太原煤氣化股份有限公司焦化廠(chǎng)最初提出了關(guān)于栲膠法脫硫技術(shù)中釩化合物的遷移規(guī)律的疑問(wèn)。為了解決該問(wèn)題,本課題組首先對(duì)栲膠脫硫機(jī)理進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)在理想狀態(tài)下排出脫硫系統(tǒng)的物質(zhì)僅有單質(zhì)硫,該物質(zhì)在工業(yè)上因含有雜質(zhì)被稱(chēng)之為硫膏。所以,“釩化合物可能是隨硫膏排出系統(tǒng)”的想法促使我們對(duì)硫膏的成分進(jìn)行了仔細(xì)研究。從分析結(jié)果來(lái)看,硫膏中釩的百分含量并不高,僅為硫膏重量的0.05%,這意味著釩的損失還有其他原因。
另外,由于生成的副產(chǎn)物沒(méi)有排出脫硫系統(tǒng)的渠道,副產(chǎn)物會(huì)在脫硫系統(tǒng)中累積,當(dāng)脫硫液中副產(chǎn)物濃度達(dá)到一定值將導(dǎo)致脫硫效率的下降,影響脫硫工藝的正常操作。
實(shí)踐證明,硫氰酸鹽、硫代硫酸鹽和硫酸鹽是栲膠脫硫體系的主要副產(chǎn)物,它們的積累會(huì)給工業(yè)脫硫操作帶來(lái)一系列的負(fù)面影響。為了穩(wěn)定操作,工廠(chǎng)需定期排放一定量的脫硫液以減少溶液中副產(chǎn)物的含量。脫硫廢液的排放必然會(huì)帶走一定量的堿液、栲膠和釩化合物。為此,我們也對(duì)排放的脫硫廢液做了組分分析,結(jié)果表明在脫硫廢液中含有較高的副鹽(硫氰酸鹽、硫代硫酸鹽和硫酸鹽)以及少量的堿、栲膠和釩等物質(zhì)(詳見(jiàn)第2章)。所以在本書(shū)第2章討論了副產(chǎn)物的積累對(duì)栲膠法脫硫工藝的影響。
事實(shí)上,副鹽的生成幾乎存在于所有的濕式催化氧化法脫硫工藝中,并且它已成為目前工業(yè)上存在的最大問(wèn)題,故副鹽的治理是當(dāng)前困擾企業(yè)的頭等大事。因?yàn)楦丙}的生成不僅會(huì)影響脫硫操作,增加企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本,而且還會(huì)引起設(shè)備腐蝕、產(chǎn)生次生水體污染,尤其是金屬釩的外排引起的環(huán)保問(wèn)題使該工藝的生存受到影響。目前,對(duì)于該問(wèn)題的解決主要有2個(gè)途徑:a.對(duì)生成的副鹽進(jìn)行提純回收處理;b.從源頭上抑制脫硫系統(tǒng)中副產(chǎn)物的生成。長(zhǎng)期以來(lái)人們一直將研究的重點(diǎn)放在副鹽的提純回收上,主要方法有結(jié)晶法、溶劑結(jié)晶法和氧化法等。但是無(wú)論哪種方法都存在能耗大、操作煩瑣、回收成本高等缺點(diǎn),而且在現(xiàn)實(shí)的企業(yè)中看到的是末端治理工藝的復(fù)雜程度往往超過(guò)主工藝本身。當(dāng)前,有部分企業(yè)采用的方法是將脫硫廢液直接潑灑到用于焦炭生產(chǎn)的配煤中,這樣做導(dǎo)致的結(jié)果不僅會(huì)影響企業(yè)主產(chǎn)品焦炭的含硫量指標(biāo),而且副鹽中的硫又會(huì)重新轉(zhuǎn)化為硫化氫。另外,這樣做還會(huì)導(dǎo)致催化劑的流失及原本可再利用的副產(chǎn)物的損失。所以該方法治標(biāo)不治本。鑒于這些考慮,我們認(rèn)為還是應(yīng)當(dāng)從源頭入手,探討副鹽的生成機(jī)理和條件,然后用理論去指導(dǎo)實(shí)踐,并提出優(yōu)化工藝的方案,從根本上解決副產(chǎn)物多的問(wèn)題。這將是本書(shū)第3章重點(diǎn)探討的問(wèn)題。對(duì)于副鹽和硫膏的回收處理將在第8章中有所涉獵。
栲膠脫硫技術(shù)首先是采用堿液來(lái)吸收H2S,因而溶液的pH值,即堿度是工業(yè)上嚴(yán)格控制的一個(gè)工藝參數(shù),pH值過(guò)低不利于H2S很好地吸收,pH值過(guò)高雖然使吸收效果得以改善,但會(huì)引起副產(chǎn)物的增加,所以在第4章重點(diǎn)研究了碳酸鹽緩沖溶液的性質(zhì)對(duì)栲膠法脫硫工藝的影響。
除此以外,與其他的濕式催化氧化法相比,栲膠法脫硫技術(shù)具有一些優(yōu)點(diǎn)。其表現(xiàn)如下。
①栲膠是一種植物提取物,其主要成分是單寧,被稱(chēng)為植物單寧(vegetable tannin),又稱(chēng)植物多酚(plant polyphenol)。它在脫硫過(guò)程中既是金屬釩的氧化劑又是釩的絡(luò)合劑,在一定程度上抑制了釩化合物因生成沉淀而帶來(lái)的損失(對(duì)于ADA法而言,為防止釩沉淀物的生成需要在溶液中添加酒石酸鉀鈉)。
②栲膠脫硫液基本解決了硫膏堵塔問(wèn)題,且對(duì)設(shè)備腐蝕性小。針對(duì)這兩個(gè)特點(diǎn),本書(shū)將分別安排在第5章和第6章進(jìn)行對(duì)栲膠溶液性質(zhì)和栲膠與金屬釩離子間的配位作用進(jìn)行了考察。
第7章從工藝角度全面考察了栲膠脫硫液各組分對(duì)H2S脫除效率的影響,并采用正交試驗(yàn)對(duì)栲膠脫硫工藝的各參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了理論支持。
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