脱硫系统中氧化再生问题的探讨
脱硫技术自上世纪五十年代问世以来，从单一的湿式氨水液相催化法相继开发了十几种新型脱硫剂以及与之相对应的湿法脱硫工艺，并逐步推广应用到煤气、焦化气、沼气及其它含硫气体等领域。湿式氧化法脱硫其工艺流程、设备结构、工艺条件控制、操作管理与过去传统式相比有了较大的进步。特别是进入九十年代以来，装置大型化已成为发展趋势，而且随着原料煤的日趋紧张，各个企业不得不改变过去只吃“精粮”，不吃“粗粮”的传统习惯，实行精粗搭配。这样，无论是气量与气质，都对脱硫的技术水平提出了更高的要求，因此，湿法脱硫也越来越被各个企业所重视。
十多年以来，经过科研单位及各个厂家的共同努力，湿法脱硫得到迅速的发展和完善。从原来的煤气除硫不足1g／Nm3到现在的十几克，甚至高达几十克。虽然各个厂家的湿法脱硫工艺流程，设备结构、工艺操作控制过程大同小异，各个厂家的湿法脱硫运行费用相差却十分惊人，真是不算不知道，若算吓一跳。笔者近一年的走访了解河南、湖南近百家的化工企业，湿法脱硫所需用的脱硫催化剂（以酞菁钴为例），每脱除1㎏H2S所需要的脱硫催化剂低的是0.7g，最高的可达2.2g，所需要纯碱低的是0.6kg，最高的可达 2.1kg。同样的生产规模，同样煤气的硫含量，脱硫运行费用相差好几倍。究其原因，笔者认为虽然生产规模不断扩大，湿法脱硫系统的改造却没有完全跟上，是导致运行成本上升的直接原因。其次是没用通过正规的设计单位进行设计，而是自己参考同行业改造的经验进行改造，其中改造后出现问题较多的是再生部分。因此，再生是湿法脱硫系统中的关键，脱硫系统运行成本高低将由再生的工艺、设备、操作管理来决定。笔者从如下几个方面进行探讨总结，如有不当之处请同仁予以指教。
1 再生工艺条件的选择
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
再生过程中的主要化学反应如下：
NaHS+1/2O2=NaHS+S↓
NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O
我们希望在脱硫塔内尽可能地多一点再生反应，使有限的Na2CO3发挥最大的作用，然而脱硫塔内的再生过程是一个析硫过程，且时间非常短，必须通过再生装置及所需的再生时间来进一步完成。脱硫液中析硫及析出的单质硫以泡沫的形式进行浮选，浮选出的硫泡沫要及时进行溢出，达到再生后的脱硫液悬浮硫含量小于0.5g／L.，这就需要再生液有一定的停留时间。其停留时间不能太短，太短再生不完全，再生后的脱硫液悬浮硫高，既影响脱硫液在脱硫塔内对硫化氢的传质吸收，而且还会引起脱硫塔填料堵塞而影响生产。再生时间过长，副反应加快，再生后的副盐含量升高，纯碱及脱硫剂的消耗上升。生产实践证明，再生时间一般控制在～15min为宜。
再生温度控制是再生过程中重要组成部分。再生温度过高，再生过程中的副反应速度加快，再生后的脱硫液中的副盐含量迅速升高，副盐含量超标将直接影响脱硫塔内的脱硫液传质吸收，脱硫效率下降，脱硫剂及碱消耗开始上升，如此同时，副盐增高后对脱硫系统的设备带来严重腐蚀。温度既不能太低，过低副盐则容易结晶析出。笔者曾在河南某厂家了解到再生温度高达65℃，硫泡沫时有时无，浮选出的硫泡沫有时呈虚泡，虚泡在生产区的上空到处飞扬，这种硫泡沫在熔硫釜内很难生产出硫黄。2009年一月湖南某厂家再生温度过低，脱硫液中的副盐析出，不到一个月脱硫系统的运转设备、工艺管道终因副盐结晶带来的磨损，脱硫塔填料堵塞，系统阻力明显上升被迫停产检修。因此，再生温度应控制在35～45℃之间为宜。
再生槽吹风强度，在设计再生槽时，为了保证有足够的吹风强度，让富液中的单质硫浮选出来，同时又让再生后的脱硫液补充足够的氧，唯一的途径就是选择足够数量的喷射器，喷射器是再生过程中的关键设备，它广泛应用于气液传质过程，具有充分利用并流原理的特点，，脱硫液以高速通过喷射器的喷嘴形成射流，此射流产生局部的负压吸引空气，此时由于两相流体立即被高速分散而处于高速湍流状态，气液接触充分，接触面大大增加，又不断更新，因此整个传质过程极为迅速。脱硫液则被快速有效地进行氧化再生，而形成的硫颗粒在再生槽内被浮选溢流出来，从而完成了脱硫液由富液向贫液的转化，吹风强度过大，硫泡沫浮选不稳定，再生效果不理想，副盐含量增高。吹风强度过小，氧化再生不完全，再生后的贫液悬浮硫含量上升。因此，再生槽的吹风强度应控制在60～100m3/m2.h。
不同类型的喷射器应用在湿式氧化法再生中，其氧化效果随着煤气中的硫化氢含量增高相差很大。笔者调查了解发现煤气中的硫化氢低于0.6g／Nm3时，这种差异并不太明显，当超过0.8g／Nm3时，这种差异就越来越明显。喷嘴的口径，自吸室的大小，喉管管径、喷嘴距离喉管的尺寸都是有一定的设计参数和技术要求，喉管尺寸将是产生这种差异的主要原因。生产实践证明，喉管越短，其传质氧化的效果越差，再生效率越低。为了提高传质氧化效果，喉管的长度取值一般在1500～1800为宜。
脱硫液成份控制；脱硫液的PH值随着总碱度的增高而上升，只要总碱度能满足气体出口净化指标的要求，可以控制低些这对稳定生产工况，减少副盐的生成，降低系统阻力，实现经济运行等都是十分有利。故PH值控制在8.2--8.6之间。
脱硫剂的质量优劣，对副盐反应速度有决定性的影响，在脱硫工艺和设备配置一定的条件下，脱硫运行的实践证明，质量好的脱硫剂，其脱硫液中的副盐含量增长速度较为缓慢，相应的废液的生产量少。质量较差的脱硫剂，其脱硫液中的副盐含量增长速度快，对设备的腐蚀也相应的加快，废液的生产量相应增多。
2 再生系统设备的技术设计
众所周知，生产规模已断确定，湿法脱硫工艺技术，设备技术设计方案则依据煤气中的硫化氢含量的多少，经脱硫塔除硫后硫化氢含量等诸多方面因素进行综合平衡，确定再生系统设备的配置。再生槽是湿法脱硫中主要设备，既要承担完成脱硫富液氧化再生，又要尽可能快的将浮选出来的硫泡沫分离移除的任务。一般地讲，当硫泡沫在再生液上面停留超过30min以后，泡沫就开始萎缩，变小甚至破碎，这时硫泡沫上粘带的单质硫就开始沉淀下去。所以我们必须要在硫泡沫还未破碎之前将它们分离出去。对直径大于5米的再生槽，仅靠槽边的溢流是远远不够的，因此，笔者建议在槽的中间增设几个溢流槽来提高再生槽硫泡沫溢流效果。
要想提高再生效率，确保再生效果，就必须从喷射器的设计或喷射器选型开始，喷射器的安装要求相当严谨，其上下的同心度误差应小于3，尾管插于再生槽内脱硫液的深度，要依据再生槽内的脱硫液的有效高度及尾管距槽底端的距离，同时还要兼顾是高位再生还是低位再生等因素来决定。再生槽内筒顶端与硫泡沫溢流堰的距离600～1000，再生槽内分布器孔径Ф12～Ф18为宜，开孔率则依据最大脱硫液的流量来决定。笔者曾在湖南某厂遇到再生效率差，悬浮硫居高不下，停车检查发现再生槽内喷射器尾管下端用△100×100×10的角钢与槽底部焊接作为支撑。出尾管的脱硫液在角钢背面向上流动的过程中流速大大减缓，溶液中的悬浮硫就有了时间进行沉淀，日积月累，久而久之再生槽运行不到半年底部因积硫，下部分布器堵塞面积达到50%，且集中在周边小孔上，喷射器自吸空气的能力减少直至向外喷液，脱硫液的氧化再生时间大大缩短，悬浮硫含量居高不下，脱硫塔阻力明显上升，煤气经除硫后硫化氢含量严重超标被迫停产进行检修。停车检修时用Ф20的圆钢替代了角钢作为支撑。投入运行至今四个月，再生运行平稳，泡沫浮选好，悬浮硫含量控制在指标范围内，煤气经除硫后净化度高，保证了正常生产。
加强日常再生工艺过程的操作管理，确保氧化再生效率。氧化再生是脱硫系统的重要组成部分，能否正常平稳、经济运行将直接决定着脱硫效率，脱硫塔阻力，脱硫运行成本控制。在实际生产中我们必须要做到“三勤”，即勤摸、勤观察、勤调节。
勤摸：在生产过程中坚持每日一次对所有投运的喷射器进气口进行触摸，了解自吸情况，发现问题，立即进行处理。只有这样，才能保证氧化再生完全。
勤观察：当班操作人员应每隔2～3小时到再生槽顶部查看泡沫的浮选及移除，通过泡沫的浮选来了解喷射器运行情况。泡沫层不能太厚，太厚说明再生槽内停留时间过长，发生反复浮选沉淀，再生后的悬浮硫含量升高。泡沫层过薄，在泡沫分离时容易夹带清液。
勤调节：根据煤气中的硫化氢的含量高低及生产负荷大小来调节喷射器自吸空气量，在满足最小的喷淋密度的情况下，尽量采用控制合适的再生压力和喷射器开启的组数进行调节，同时还要确保再生槽正常溢流及硫泡沫溜到的畅通。
3 结语
工艺、设备合理配置是保证脱硫系统长周期稳定运行的首要条件，从脱硫塔的传质吸收，氧化再生到熔硫时的残液回收及脱硫液成分的检测等各个环节，是环环相扣，节节相连，任何一个环节出现问题，轻者减量生产，重者停产处理。因此，要想搞好湿式氧化法脱硫，实现稳定、连续、低耗、安全、环保运行，必须优化脱硫工艺操作，加强日常生产管理。