浅谈堵塔的原因分析与预防

dongshi

湿式氧化法脱硫以其效率高，成本低以及建设投资相对较少而广泛应用，笔者通过三年的走访，对百余家的化工企业进行了解，这些化工企业普遍性都存在着一个不可避免且又无法回避的客观事实，即脱硫塔经过一段时间运行之后，塔的运行阻力开始上升，脱硫塔运行阻力的上升是引起生产过程不稳定及生产不正常的最主要的因素。堵塔似乎是脱硫（包括变换）系统常见的问题，引起脱硫塔阻力上升有诸多的因素，堵塔问题仍然是困扰脱硫运行过程中的关键，虽然引起堵塔的原因很多且复杂。究其原因可归结有三大方面，硫堵、副盐堵、机械杂质堵。一般情况下硫，副盐及机械杂质堵塔同时并存，只要我们认真地去了解分析现有的设备、工艺、操作管理等技术条件，只要我们通过努力就不难发现硫、副盐还是机械杂质引起堵塔，它们之间还是有区别的，我们必须了解掌握形成堵塔的原因，为预防堵塔，稳定生产打下坚实的基础。现将其原因分析如下，供同行参考，不当之处请予以纠正。

1 硫堵

众所周知，在生产过程中单质硫及硫的化合物至始至终存在脱硫液循环系统中，必须想方设法加以清除，否则将会产生硫堵。现将产生硫堵的原因分析如下；

（1）再生空气量不够，再生设备偏小，再生槽内硫泡沫浮选不好，再生和分离效果差，HS-含量高，致使贫液中的悬浮硫增高。悬浮硫高是堵塔的最直接的原因。因此，贫液中的悬浮硫含量应严格控制在500mg/Nm3以内。

（2）脱硫液在脱硫塔脱硫全过程可分为吸收加再生,然而脱硫塔内的再生过程是一个析硫过程，且时间非常短。正因为如此，脱硫塔喷淋密度是关键。笔者曾在2011年11月于河南焦作某厂进行了解到，该厂曾因限电被迫降低生产负荷，脱硫液的循环量随之降低一半（脱硫泵、再生泵各停一台），经过一个月运行，脱硫塔的阻力开始上升，生产不到两个月就停车扒塔处理。以上事故案例更进一步说明，不管生产负荷大小，必须要保持足量的溶液循环量和喷淋密度，才能使附着在填料表面的硫泥冲洗下来。因此，填料塔的喷淋密度应控制在35～45m3/m2·h。减量生产时，不宜调小循环量，可以适当降低循环液中的碱度。

（3）其中部分化工企业的湿法脱硫系统在设计中没有贫液槽，而是利用再生槽上部外环取代贫液槽，正常生产连续运行时问题不是太大，但在脱硫系统遇到停车或停电时，脱硫液中的悬浮硫会自动地全部沉降底部。当脱硫系统投运，脱硫泵将沉降底部的硫泥送到脱硫塔的上部填料层，极容易形成硫堵，停车频率越高，脱硫塔堵的越快。

（4）脱硫塔部件结构设计及制作标准或安装出现偏差等，都会造成气液偏流。尤其是填料规格过小，质量差的填料在生产运行中极容易出现破碎，填料表面制造粗糙，层装填高度大，最容易发生堵塔。填料规格要求：半脱一般要求不得小于Ф76mm，变脱一般要求不得小于Ф45。对那些质量差，制造粗糙的产品经因堵塔后清洗要谨慎使用。否则极容易产生再次堵塔。

（5）应用在湿法脱硫上的催化剂产品有多种，尽管它们各有千秋，然而不同种类的催化剂在催化氧化过程中所起的作用不尽相同，特别是氧化后形成的单质硫颗粒大小及粘度不一样。长春东狮科技（集团）有限责任公司生产的东狮牌“888”产品，应用范围广、活性高、脱硫全面、再生时浮选的硫颗粒大，副反应生成率低，用量少，同时还可脱除有机硫，既可单独使用又可与其它催化剂混合使用，是目前在应用在湿法脱硫中贫液悬浮硫含量最低的一种产品，其悬浮硫含量≤0.5g／L

2 副盐堵

   在碱性水溶液脱除硫化氢的过程中，每时每刻总有一些对脱硫过程有害无益的反应发生，这些反应称为副反应，副反应将会随着温度的升高而加快。副反应生成物多以盐的形式存在于溶液中。用碳酸钠配置脱硫液在脱硫过程中伴随副反应如下：

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3                      (1)

2NaHS+2O2=Na2S2O3+H2O             (2)

    2Na2S2O3+O2=2Na2SO4+2S↓           (3)

当伴水煤气体含有HCN时脱硫副反应如下：

Na2CO3+2HCN=NaCN+CO2↑+H2O             (4)

2NaCN+2H2S+O2=NaCNS+2H2O                 (5)

随着生产持续的进行，副反应带来的副盐也不断的进行积累增加，将会使脱硫液的粘度增加，比重增大，当副盐含量达到250g/L时，不仅直接影响气液传质吸收，脱硫效率下降，而且因副盐含量居高不下由此产生的副盐结晶析出形成堵塔。2012年7月上旬湖南某厂告知笔者半脱塔阻力已经上升到7KPa，笔者随即赶到，经现场了解并查阅相关的分析化验报告。该厂自5月中旬总碱度开始下降16g/L以下，脱硫液中的碳酸钠的含量降到零，入脱硫塔的半水煤气温度已经达到42℃。溶液循环系统中再生出现虚泡，泡沫少，不易分离，为了恢复溶液碳酸钠含量，纯碱的用量由原来每日500kg 猛增到1000kg。从6月上旬开始脱硫塔的阻力显示上升，直到7月中旬脱硫塔阻力升到12KPa时被迫停止生产,此时脱硫液中碳酸钠含量仍然为零，入脱硫塔的半水煤气温度达到50℃。

脱硫液在脱硫塔脱硫全过程可分为吸收加再生，通过再生过程则析出单质硫，在脱硫塔中完成的主要化学反应如下：

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3                      （1）

    再生过程中的主要化学反应如下：

NaHS+1/2O2=NaOH+S↓             （2）

NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O           （3）

当纯碱消耗增加一倍时，为什么脱硫液中的碳酸钠仍然为零，人们知道在正常生产过程中气体对脱硫液的夹带，跑、冒、滴、漏量是一定（排除因人为因素或设备原因跑料），带着纯碱的生成物是什么，生成物又到哪里等问题，我们可以从上述吸收与再生的化学反应找到答案。因此，要想溶液中碳酸钠含量符合工艺要求，就必须从溶液再生开始，尽可能的使NaHS中HS-还原成单质硫，得道更多的NaOH，才能保证溶液中的碳酸钠含量。所以说该厂脱硫堵塔是一个典型的副盐引起的堵塔。经过停车检查后发现入脱硫塔前的降温洗涤除尘塔的液体分布器周边严重堵塞，冷却水分布极不均匀且水量小，入塔半水煤气温度高是导致大量副盐生成的直接原因，也是脱硫塔堵塔的主要原因（其中脱硫塔槽式液体分布器脱落一只）。

3 焦油及机械杂质堵塔

入塔前的气体必须经过静电除焦器进行除油、除尘、还要进行洗涤、降温等工序，清除所有的机械杂质。近年来已经引起了各个企业高度重视，在扩建改造时加大改造力度。然而仍然有少部分企业因资金或重视程度不够等其它方面的原因没有进行改造或改造不到位。河南某厂处理堵塔时发现该厂生产硫黄有粉煤灰，且熔硫过程中排出的废液含有一定油污。是笔者从未曾遇见过的。

4 预防

堵塔的原因是多方面，且堵塔形成的因素又十分复杂。脱硫液成分的控制，催化剂的选择，循环液的温度，入塔的半水煤气气体温度及气体净化度等任何一个环节控制不好都会产生堵塔，引起堵塔大多是以单质硫、硫代硫酸盐和硫酸盐的混合物。近年来不少厂家在正常生产过程中预防堵塔上积累了一定的经验，除了提高管理水平，还进一步完善设备、工艺技术等条件。从气柜出来的半水煤气到出脱硫系统，从脱硫循环液在脱硫塔的吸收到循环液的再生槽内的再生等，实现了层层控制，严格把关。例如河南某厂在脱硫塔段层间安装测压点随时进行检测，依据压力的变化，准确的判断是硫及其副盐还是气体携带的机械杂质或油污所产生的堵塔。因此，各个企业要依据本厂的实际情况，认真总结经验，应用先进技术，提高管理水平，才是搞好湿法脱硫生产的根本。

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