888法脱硫氧化再生问题的探讨

1  概述

湿式氧化法脱硫实质上就是一种伴有氧化反应的酸碱中和的过程，通过催化氧化将负二价的硫转化成元素硫，经再生浮选脱离反应体系。其间各个工艺环节都很重要，但脱硫溶液再生是核心。而脱硫溶液中吸收剂和催化剂存在两个不同的再生，一个是析硫再生（吸收剂），另一个是浮选再生（催化剂）。氧化析硫再生主要是在脱硫塔中进行的，888氧化析硫可达80%以上。而元素硫浮选、催化剂再生则是在再生槽内完成。

在888法脱硫过程中，首先依靠碱性溶液中Na₂CO₃对H₂S的吸收，发生中和反应，生成HS^-+ HCO^-₃；随即888吸携的活性氧将HS^-氧化生成  S_↓+OH^-；以及其后OH^-+ HCO^-₃反应恢复CO₃^-2，使溶液获得再生。这三个过程几乎同时进行，既增加了反应物CO₃^-2的浓度，也降低了生成物HS^-的浓度，提高了反应速度，增强吸收推动力。而且溶液中OH^-+H₂S=H₂O+HS^-反应也参与对H₂S的吸收中和反应，有利提高气体净化度。因此888每解析一个硫元子，就相应生成一个OH^-（OH^-可以循环使用），即相应的提高Na₂CO₃的浓度，增强对H₂S的吸收。反应速度与反应物浓度积成正比，其关键是催化剂氧化析硫、再生。此外催化剂的活性强，性能优越，入再生槽前析硫反应程度高，富液中HS^-低，不但可以降低贫液中的残硫还可以降低副反应和减少碱耗。这一切起决定性作用的是催化剂的载氧量和活性，只有催化剂再生活化好，吸附携带充足的活性氧才能得以实现，因此氧化再生槽内浮选再生（催化剂）是基础更为重要。

2  喷射氧化再生工艺

当前脱硫溶液再生有两种形式，一种是高塔再生，多在焦化行业应用，而化肥化工行业广泛采用自吸空气喷射再生氧化槽。其工艺先进，效果好，操作方便，一般工艺过程是：富液经脱硫塔液封流进富液槽，经再生泵加压后，通过喷射器喷嘴时形成射流并产生局部负压，将空气自动吸入，此时富液与空气两相并流，空气呈气泡状分散于液体中，高速均匀分布，处于高度湍动状态，气液接触面增大且不断更新，使传质过程极为迅速。经收缩区、混合管、尾管等强化再生反应过程，使催化剂吸氧再生，恢复活性，大大缩短了再生时间，加速脱硫液氧化解析、脱附、再生，由富液向贫液转换。再经多孔板分布器扩散开来进行元素硫浮选，即溶液中硫颗粒互相碰撞增大，结成小硫团群，上浮至再生槽上部聚集成硫泡沫层，从液相中分离转移至泡沫槽，而再生后清液（贫液）则进入清液环槽进行二次浮选且形成一个平静区，更利于泡沫集合分离，经液位调节器去贫液槽。同时在空气的气提作用下，可将富液中CO₂等废气解析释放，降低溶液中悬浮硫，提高PH值，碱度等使各组份得以调整恢复，以提高溶液质量。因为脱硫吸收是气液接触以洗涤为手段，故溶液质量至关重要。

3  再生设备的选择

3.1 喷射氧化再生槽：规范的再生氧化槽为三件套，内侧筒体为反应槽，中间设清液环槽，外层顶槽为泡沫环槽，按其结构技术要求内筒顶端与硫泡沫溢流堰的距离应保持在600-800mm可获得zui好的贫液，槽内必须设有多孔板分布器，其孔径12-15mm，孔距25-35mm，以两层为宜，喷射器是其关键部件，选型要适合溶液循环量工艺要求，布点均衡，安装时一定要垂直同心（同心度误差＜2mm）尾管离槽底400-600mm为宜，液相配管，即再生槽出液管径要比进液管径大1.5-2倍，再生槽大小比例以有效容积能保证循环液停留12-15分钟为宜，zui高不要超过20分钟，再生泵选型要充分考虑泵的扬程、扬量、功率及与脱硫泵相匹配（再生泵比脱硫泵扬程要高一两个等级为好）应能保证喷射器液相压力0.45-0.55MPa。

3.2 喷射器的性能与规格（长春东狮公司产PSC型系列脱硫专用喷射器）

①、所有喷射器的喷头均采用304不锈钢，以防止冲刷和腐蚀。

②、选择应根据各厂的生产工况而定，一般再生溶液循环量在300m³/h以上zui好选用PSC-30型喷射器，以下者可依据实际情况选用PSC-24或PSC-26、PSC-28型为好，

③、应考虑备用，安装应达到技术标准要求。

4  再生工艺条件的选择

4.1  溶液在再生槽停留时间：使用规范的再生槽，工艺计算循环液在槽内（有效容积）停留时间维持在12-15分钟即可（焦化含硫高可增至20-25分钟，高塔再生需35-40分钟）。888法脱硫属一元催化法，催化剂氧化还原是一个简单完整的体系，吸氧再生恢复活性，不参与化学反应。不存在化合价改变，只是由还原态（失氧态）变为氧化态（载氧态）且吸附活性很强，氧呈原子态，条件合适速度极快，基本在喷射器中大部分已完成，因此槽内主要功能是将元素硫浮选出来，从液相中分离出去。以及将未被氧化的HS^-继续氧化析硫和溶液中CO₂等废气解析释放，提高PH值，降低悬浮硫等，当然停留时间短，反应不wan全，再生不彻底肯定不行，但有些厂太注重溶液在再生槽内停留时间，而忽视其他条件和细节，故槽越做越大，其结果是再生效率、贫液质量和脱硫率非但没有达到预期效果，反而是由于停留时间太长，空气量大，浮选面宽泛，硫泡沫形成不好，副盐生成率比过去要高（过度氧化催生副盐）。因此ren何事物都有个度，并非越大越好，关键是要与生产相适应，配套完善，尽量采用新技术。

4.2  再生空气：不管是槽式再生还是高塔再生，再生空气是关系再生效果的主要因素，对其有空气量和吹风压强的双重要求。根据理论计算：每氧化一公斤的H₂S理论空气量需1.57Nm³，在再生过程中为了提高氧化速度及硫浮选的要求，实际空气用量是理论量的8—15倍。吹风强度是指单位单位时间、单位面积的设备截面积上通过的空气量，一般高塔吹风强度为80-110m³/㎡.h；槽式再生为40-60m³/㎡.h。吹风强度对元素硫浮选影响很大，设备直径大，压强降低，槽内溶液不湍动或无筛板分布器则不利于硫颗粒碰撞增大，浮选不易形成硫泡沫层，硫回收量减少。若吹风强度过大，致使硫泡沫层翻腾，会造成返混降低贫液质量。此外，由于空气中的氧只有溶于脱硫溶液中才能被888吸附活化承载。因此氧被888的吸携量还与再生工艺过程有关，即与气液的接触方式，自吸或补入空气量，气液接触时间、888浓度、PH值、碱度、操作压力和温度等配合得当，才能完成吸氧再生增强活性。喷射氧化再生工艺能较好地平衡上述关系，提高空气利用率、用量少，这也是槽式再生的优势。

4.3  再生温度：操作温度的调控优化十分重要，直接影响化学反应平衡和硫浮选等物理过程及各种物质溶解度。提高温度可以加速化学反应速度，故再生温度高于吸收温度有利于对溶液中的HS^-、CO₂副盐等进行，解析，再生、分解、释放。但过高则对硫结晶增大，凝聚力不利，影响溶液黏度表面张力对浮选不利，适宜的再生温度为38℃，实验表明碱法再生温度45℃以上副反应加剧、48℃以后便急剧上升，而氨法不宜超过35℃，温度高氨挥发损失严重，故只有控制好温度，才能控制好碱度。再者溶液温度过高，也会使溶液溶解氧的能力下降，不利于催化剂吸氧再生，如常压时水中的饱和含氧量30℃为7.5mg/L，50℃时为5.4mg/L，后者比前者降低28%。并且溶液对设备的腐蚀也是随温度的升高而加剧。当然温度过低也容易造成溶液结晶析出，不利于反应的速度提高和组份的稳定，一般操作温度控制在35—45℃（氨法控制在25—35℃）。

5.再生操作要点及注意事项

再生工艺操作管理至关重要影响全局，其作用是将富液中的元素硫浮选出来分离出去；催化剂吸氧再生恢复活性；进一步析硫再生并在空气的气提作用下，将CO₂等废气解析释放，以提高PH值，碱度，减少悬浮硫含量，使贫液组份恢复调整变得清亮（黏度低有利于扩散式吸收）增强脱硫液活性，改善硫容量，提高贫液质量。它是湿式氧化法的核心，操作时要特别注意再生空气和硫泡沫的浮选，分离回收及再生槽的液位控制。再生空气量是再生浮选的必备条件，非常重要。尤其是吹风强度对硫浮选的影响，若太低溶液不湍动则浮选不出硫来，若再生槽液面翻腾跳跃，强度太大又容易将聚合的硫泡沫打碎，造成返混，影响贫液质量，调节喷射器主要是针对硫浮选。高塔再生空气是由空压机提供，槽式再生空气是由喷射器的气液比决定的，即喷射器结构和液相压力（通过喷嘴时的液速要求达到18-25米/秒，形成射流，以液带气，压力要求控制在0.4-0.5MPa）等决定空气自吸量。因此要依据生产负荷、硫含量及工艺指标要求来确定生产工艺条件，以溶液循环量和再生槽液面湍动情况开启、调节喷射器（喷射器空气进口原本应装阀门调节风量，大都省去了，因此若空气量太大可以将进风口挡一部份，但不可堵死），并定期清理维护，杜绝反喷。喷射再生，空气充足，分配均匀。传质过程极为迅速，工作稳定，浮选面大，操控方便等，优于高塔再生。

溶液中的元素硫是在空气的吹搅下，硫结晶增大，首先集结成小硫团，粘附在空气泡表膜上，受浮力、阻力、摩擦力、聚合力的共同作用下聚集成硫泡沫层，再从液相中分离转移出去。因而，泡沫层的控制也非常重要。溢流量太大，不易形成泡沫层且硫泡沫发虚，应适当保留部分泡沫层有依托粘硫更多，回收更有成效。若溢流量太小或泡沫层太厚，则表面得不到更新，容易造成悬浮硫含量高（温度高、空气量不足悬浮硫也高，悬浮硫太高容易造成堵塔）。一般控制在10CM左右为宜，溢流面能占一半以上即可。不要以增减循环量或空气量去调节硫泡沫溢流量，这样会破坏赖以浮选的工艺条件的波动，对形成硫泡沫层不利，应以再生槽液位调节器调控，并做到心中有数。

硫泡沫的优劣是再生好坏的最重要标志，而调泡沫是一项很细致的工作，要学会观察判断硫泡沫的质量和颜色（好泡沫大小适中均匀有质感，溶液鲜亮有活性）。要稳定，优化溶液组份及再生工况条件。若脱硫液各组份浓度、温度波动太大，会导致溶液的密度、黏度、表面张力都发生很大变化，硫泡沫不易形成。或是大量补碱和加催化剂，滤清液及沉降后残液，也会破坏硫泡沫层。还有气体中夹带一些对浮选不利的物质，如焦油、杂质、油污或溶液中混入一些影响硫聚集或诱导硫颗粒分lie变细物质，都会使硫浮选困难。若此类干扰再生或有消泡作用物质较多，便可投加一些增泡物质，如栲胶、对苯二酚等聚集油污、脏物增泡，改变溶液粘稠度，将其分离出系统用钛氰类催化剂，zui好选用栲胶，不用熟化，只需加温加碱溶解（可与纯碱一块溶解，其比例可按888投加量的2—3倍即可）。利用其30%的胶脂进行脂化反应，不但可以增泡，改变溶液黏度，还可以改善888再生还原电位，更利于再生还原。还有空气量（应吸收新鲜空气并可调可控切不可因防反喷吸再生槽驰放的废气）、操作温度（夏季控制指标下限，冬季控制指标上限）和溶液循环量（关系溶液在再生槽停留时间不可频繁调节）等常规管理，控制不宜，最容易影响泡沫层形成不好。因此要时刻监控，zui好能设岗定员，各自把关，严格按工艺指标操作，发现异常要迅速查找原因，果断处理（影响硫泡沫不好的原因复杂，大概有十几种原因，且潜伏期长，调优艰难）切不可掉以轻心。若发现硫泡沫或再生液发黑或乳化，表明脱硫溶液受到污染中毒，需要置换部分溶液后再调整。

脱硫溶液再生好是使脱硫系统形成良性循环最重要环节，能提高脱硫液质量。改善工作硫容量，增强吸收能力，提高气体净化度，还会直接影响生产消耗和副产品硫磺产量，以及维护工艺设备自身净化清洁（系统唯yi出口、脏物和废弃物是随硫泡沫带出系统），发挥设备生产力和系统阻力的控制。因此，要强化再生操作和溶液管理，加强氧化再生、浮选、分离、回收，环保，使脱硫液再生wan全，浮选回收彻底，提高贫液质量。形成生产环节良性循环，维护生产正常稳定运行，实现gao效、低耗、长周期、经济运行。