摘 要 介绍了戈尔薄膜液体过滤器在合成氨脱硫中回收硫膏的原理、工艺技术,并且与传统的硫回收工艺进行了比较。在实际生产应用中有着明显的经济效益和环保效益。
关键词 戈尔薄膜液体过滤器 半水煤气脱硫 硫膏
0 引 言
脱硫是合成氨生产中半水煤气净化过程中的重要环节。目前,国内各大中型化肥厂广泛采用的脱硫工艺以氨或纯碱为碱源,以ADA、PDS 栲胶等为催化剂的湿式氧化法工艺。传统的湿法脱硫中硫回收工艺采用硫泡沫经真空转鼓过滤机进行硫泡沫分离,再经熔硫釜进一步脱除硫膏中的水份,生产硫磺。该工艺存在着脱硫效率低,脱硫液消耗大,能耗高以及污染环境等缺点。近年来我国采用美国戈尔公司开发研制的戈尔薄膜液体过滤器回收硫膏,克服了传统硫回收工艺的缺点,并具有工艺流程短,占地少、投资省,对环境无污染等优点,该技术已成功地运用于生产实践中。
1 戈尔薄膜过滤器在湿法脱硫
硫回收中的工艺技术
1.1 工作原理
戈尔薄膜液体过滤器拥有的膨体聚四氟乙烯专利技术,其工作原理分过滤、反清洗、滤饼排出等过程。
1.1.1 过滤
过滤时,脱硫液经过戈尔薄膜滤芯,清液透过膨体聚四氟乙烯薄膜滤芯进入上腔,液体中的固体物被全部截留在薄膜滤芯表面,形成滤饼。
1.1.2 反清洗及滤饼排放
以秒计的瞬时反流形成反清洗,将滤饼全部从滤芯表面去除,脱离滤芯表面的滤饼沉积在过滤器底部,当达到一定量时,被迅速地从底部排出。以上两个过程交替进行,循环往复。整个过程为自动控制,实现戈尔薄膜液体过滤器的连续运行。
1.2 硫回收工艺
自塔底来的煤气与塔顶喷淋而下的脱硫液在脱硫塔内逆流接触后,半水煤气至后工序,吸收了硫化氢的脱硫液至喷射再生器,再生后的贫液至贫液槽,漂浮于再生槽液面上的硫泡沫经硫泡沫中间槽溢流至戈尔薄膜过滤器,硫泡沫从过滤器上边进入,单质硫被阻隔在滤膜表面,当积累到一定量时,过滤器进入自动反清洗,使滤饼脱离滤膜,沉降到过滤器底部,再排入脱水装置,脱水后直接排出,装袋外运,固体硫膏含水量小于30 %。过滤器内的清液透过滤膜回到系统,含固小于50 ×10 - 6 ,用泵送至贫液槽以循环使用。工艺流程见图1 。
2 运行效果
我院为某化肥厂设计的湿法脱硫中,使用了戈尔薄膜过滤器,运行1a 来,取得了良好的经济效益。
2.1 原始条件
处理气量 35 750m3 (标) / h ;
煤气中ρ(H2S) : 3.05g/ m3 (标) ;
操作温度 30～35 ℃;
操作压力 0.01 MPa ;
脱硫液量 422 m3/ h ;
脱硫后煤气中的ρ(S) ≤70 mg/ m3 ;
脱硫剂硫容 250 g/ m3 。
2.2 设备选型及操作参数
2.2.1 戈尔薄膜液体过滤器型号
AuTo - 15 - NBP - CS 2 台,1 开1 备;
过滤面积 33 m2 ;
过滤压力 < 0.15 MPa ;
最高工作温度 60 ℃;
设备容积 8 m3 ;
设备外型尺寸 ª1 800 ×5 350 。
2.2.2 操作参数
过滤时间 300～450 s ;
排渣频率 反冲洗20 次排1 次渣;
排渣时间 4～5 s ;
沉降时间 50～80 s ;
2.3 与传统的硫回收工艺的比较。
2.3.1 硫泡沫不需加热, 有效地保护了脱硫液传统的硫回收工艺中,硫泡沫是通过加热,使硫泡沫长大,因比重不同而浮于液面上,而硫泡沫放至真空转鼓过滤器,溶液中一些悬浮硫不能浮到液面,被放回至贫液槽,使脱硫液含固量高,降低了溶液质量,造成了脱硫塔堵塞现象。
另外,脱硫液温度高于60 ℃,其中有效成分被大量破坏,传统工艺中为使硫泡沫分层,温度控制在60 ℃以上,而加温工艺是脱硫液损坏的主要原因。戈尔过滤器是对硫泡沫进行全过滤处理,不需加温,悬浮硫被全部过滤下来,硫磺脱除率达99 %,过滤后溶液中含固量<50 ×10 - 6 ,保护了脱硫液质量,降低了脱硫液消耗,抑制了副盐生成,延长了脱硫液的使用寿命。
2.3.2 节能降耗
传统的硫回收工艺中硫泡沫槽操作需将溶液加热到60 ℃以上,等待静置分层,需耗大量蒸汽。而戈尔过滤器过滤溶液不需加热,节省了蒸汽。传统硫回收工艺中,硫泡沫槽搅拌浆电机2 台3.0 kW ,真空转鼓过滤机2 台1.5 kW 电机,2 台10 kW 真空泵,共用电机14.5 kW ,而戈尔过滤器只需0.3kW 电能用于仪表控制,节省了电能。
2.3.3 实现自动化操作
传统的硫回收工艺中,硫泡沫槽和真空转鼓过滤机为间歇操作,工人劳动强度大,工作环境差,戈尔过滤器为连续操作,全自动控制,操作简单方便,大大减轻了工人的劳动强度,提高了工作效率。
2.3.4 环保和腐蚀问题的解决
传统硫回收工艺中,真空转鼓过滤机操作中,过滤介质悬露在外,操作人员直接与硫膏接触,工作条件差,环境恶劣,同时,熔硫釜排放的熔硫废液和废气不仅腐蚀设备、管道,还腐蚀厂房。戈尔过滤器全自动运行,清液及排渣均在管道中输送,实现密闭生产,不污染环境,对设备腐蚀轻,大大改善了工作条件。
2.4 戈尔薄膜过滤器与熔硫釜回收硫工艺比较(表1)
3 结论及建议
3.1 戈尔薄膜液体过滤器这一高科技产品,成功地应用于生产实践中,效益显著,与传统的硫回收工艺相比,具有投资少,占地小,无污染,操作方便,能耗少等优点,是一种值得推广应用的技术。
3.2 虽然过滤器排出滤渣含水率30 % ,但国内尚无此产品标准和使用行业,因此要充分开发硫膏的直接利用途径,以提高经济效益。
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