專利名稱：半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，屬于含一氧化碳工業用氣體的脫硫凈化工藝技術領域，特別是一種有機的堿性水溶液脫硫凈化工藝。
脫硫是天然氣、城市煤氣和氮肥工業用半水煤氣的一個重要凈化工序。五十年代后國外發展起來的蓖醌二磺酸活化堿液脫硫工藝，即ADA法，在六十年引入我國，并逐步成為中型氮肥廠濕式脫硫的主要方法。ADA法既適用于常壓脫硫，也適于加壓脫硫。ADA法的主要缺點是堵塔嚴重，設備腐蝕嚴重以及消耗成本較高。而后，栲膠法脫硫成功地應用于常壓半水煤氣脫硫，它具有成本低，消耗低，無毒性、脫硫效率高和不易堵塔等優點。但是栲膠法脫硫在加壓半水煤氣中卻未能得到順利發展，主要困難是堵塔嚴重，導致工藝不穩、消耗高。
本發明的目的是公開一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，使高效低耗的栲膠法脫硫技術成功地應用到加壓半水煤氣工業中。
本發明任務通過以下工藝參數與吸收液配比得以實現在名義表壓值為0.77MPa，脫硫前氣體中H2S含量為2.0-5.0g/m3，溫度為40-45℃的工藝環境中，栲膠脫硫液的配比栲膠為0.6-0.8g/L，NaVO3為0.5-0.7g/L，總堿為0.47-0.55當量。
以及提高噴淋密度或液氣比，使硫容不超過0.19g/L。
栲膠的主要成份是單寧，一般商品栲膠單寧的含量在58-69%之間。單寧是一種多羥基化合物，其水溶液在空氣中易被氧化，還能經氫鍵形成膠體溶液，并能與釩等多種金屬離子形成絡合物。
栲膠法脫硫工藝的基本機理可表達為1、堿性水溶液吸氣體中H2S
2、析硫
3、氧化
4、再生
式中TQ為醌態栲膠，即氧化態栲膠，THQ為酚態栲膠，即還原態栲膠。
栲膠在堿液中作為一種氧的“載體”，它被空氣中的氧氧化為醌態結構，然后再將溶液中四價釩絡離子氧化為五價離子，自身則被還原為酚態。
我國自七十年代后在化肥廠的常壓半水煤氣脫硫中開始應用栲膠法脫硫并獲得成功，但直到九十年代未能在加壓半水煤氣脫硫中獲得成功，其主要原因是加壓后H2S濃度增加必將影響反應速度導致嚴重堵塔，而現有的理論和實踐，例如從常壓ADA法到加壓ADA法，均不能解決加壓栲膠法的反應速度控制問題。
本發明的參數設計基于壓力和H2S濃度雖然是制約反應速度的重要因素，但在實際生產中是作為一種工藝環境，一般是不可控的，所以必須通過降低脫硫液關鍵組份的濃度和硫容來達到控制反應速度，防止堵塔。
在栲膠存在下釩離子在吸收、再生過程中可被多次利用，所以釩離子濃度應遠低于按反應方程式計算理論用量。栲膠參予載氧、絡合和緩蝕作用，其反應動力學機理尚不明朗，但實踐表明本發明公開的較低濃度參數設計既能滿足釩離子再生要求，又能維持栲膠法低腐蝕，低消耗及高吸收諸優點。總堿度來是所有濕法脫硫的一個重要因素，它對反應速度，傳質系數和尾氣中H2S殘余量均有明顯影響，并且與硫容值之間存在制約關系。硫容是本發明的一個控制目標，在既定的H2S濃度環境和較低濃度脫硫液條件下通過提高溶液循環量來控制硫容值，能降低脫硫塔填料層的積硫速度和溶液中的懸浮硫，有效防止堵塔。
采用本發明后本廠脫硫塔處理氣量提高30%，平均脫硫效率達98.5%，比原來提高8-13%，特別是堵塔問題得到解決，使工藝穩定，消耗低，已獲得顯著的經濟效益，本技術在同行業的推廣必將產生更大的社會經濟效益。
下面通過附圖和實施例對本發明作具體說明。
圖1為加壓脫硫工藝流程圖。
圖中來自自壓縮機工段出口的半水煤氣的壓力為0.75MPa(指表壓，下同)進入脫硫塔，脫硫液經脫硫塔外的中間反應槽、再生槽，溶液貯槽和脫硫泵，回到脫硫塔，處理后的氣體經分離器去壓縮機三段入口。脫硫塔溫度控制在40-45℃，表壓為0.77MPa。
本發明采用低濃度脫硫液配比和低硫容工藝控制，成功地將常壓栲膠脫硫技術應用到加壓脫硫中。
附表為本發明主要工藝參數與常壓栲膠法以及加壓ADA法對比。
表中加壓栲膠法為本廠實際工藝參數，名義表壓為0.77MPa，脫硫后出口H2S為15-50mg/m3，平均脫硫效率達98.5%。當脫硫前H2S濃度超過3.5g/m3時，脫硫液中添加助劑Ts-8505微量，這是一種高效脫硫催化劑，主體化學組成為C32H2O12N8S4CoNa2Ca2Cl4，分子量1156，主要生產廠家為長春光學精密機械學院試驗化工廠。
根據本廠經驗為控制硫容，脫硫液循環量較細法增加80%。
表中常壓栲膠法和加壓ADA法分別為國內二家與本廠同等規模化肥廠的實際工藝參數，其中常壓栲膠法如表壓為250-400mm水柱。
從附表對比可見本發明的脫硫液主要成份(栲膠和NaVO3)的濃度明顯低于常壓栲膠法，硫容的控制值也偏低。而按一般規律，從常壓發展到加壓，由于H2S濃度增加，脫硫液濃度均作適應性提高，硫容值也增加。
脫硫工序中壓力、溫度和H2S濃度雖然均為影響反應的重要參數，但它們均為工藝的環境條件，在實際生產中屬于不可控的或沒有必要加以控制的因素。特別是壓力參數是本廠壓縮二、三段之間的數據，對于脫硫反應而言，它直接影響氣體中H2S和O2的濃度，對溶液反應的影響甚微。所以本發明所提供的低濃度脫硫液配比和低硫容值控制方法的壓力適應范圍是很廣的。
為控制硫容值，在給定其他工藝條件后，通過控制脫硫液噴淋密度或液氣循環比實現。這種控制屬于化肥工業的常規工藝控制技術。
我廠原來使用改良ADA法，平均堵塔周期為25天。采用加壓栲膠法后，處理氣量提高30%，脫硫效率提高8-13%，運行一年多未發生堵塔。日產合成氨從200噸提高到240噸，加上不堵塔的增產效果，年創效益超過100萬。由于采用低濃脫硫液配比，降低了消耗，年節約消耗成本達8萬元。脫硫效果和處理氣量的提高使產硫磺量增加，年創效益12萬元。扣除脫硫工序新增一臺泵的耗電后，直接年創效益約104萬。
權利要求
1.一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，其特征在于(1)所述工藝的環境條件為名義表壓 0.77MPa溫度 40-45℃脫硫前H2S濃度 2.0-5.0g/L(2)所用栲膠脫硫液主要成份濃度為栲膠 0.6-0.8g/LNaVO30.5-0.7g/L總堿 當量0.47-0.55N(3)硫容值小于等于0.19g/L。
2.按權利要求1所述的半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，其特征是所述硫容值控制通過噴淋密度控制實現。
3.按權利要求1或2所述的半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，其特征是當脫硫前H2S濃度超過3.5g/L時，在脫硫液中添加脫硫催化助劑Ts-8505。
全文摘要
本發明涉及一種半水煤氣栲膠法加壓脫硫工藝，是化肥工業氣體濕法脫硫技術的發展，基于加壓ADA法和常壓栲膠法，采用較低濃度的脫硫液配比，栲膠為0.6-0.8g/L，NaVO
文檔編號C10K1/14GK1105696SQ9411548
公開日1995年7月26日 申請日期1994年8月31日 優先權日1994年8月31日
發明者李加利, 吳一, 唐漢君 申請人:河北宣化化肥廠