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沼氣脫硫系統(tǒng)存在的問題及解決措施

文檔作者：路敦濤張振忠文檔來源：濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院濟(jì)南盛源化肥有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月08日
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26 CHEM ICAL ENGINEERING DEsIGN
沼氣脫硫系統(tǒng)存在的問題及解決措施
路敦濤 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 濟(jì)南 250100
張振忠濟(jì)南盛源化肥有限責(zé)任公司 濟(jì)南250101
摘要 分析某公司沼氣脫硫系統(tǒng)在生產(chǎn)初期出現(xiàn)的問題，提出解決問題的有效措施。
關(guān)鍵詞 沼氣脫硫系統(tǒng)問題分析解決措施
某公司新上一套日處理10kin 沼氣凈化裝置，
該裝置分脫硫和脫碳兩部分，其中，脫硫裝置又
分濕法脫硫和干法脫硫兩部分，濕法脫硫裝置參
照國內(nèi)化肥行業(yè)半水煤氣脫硫裝置的工藝設(shè)計(jì)，
兩個(gè)干法脫硫罐串聯(lián)于脫硫塔后。但在生產(chǎn)過程
中，脫硫系統(tǒng)多次出現(xiàn)了脫硫塔效果差、脫硫罐
阻力大等問題，以至于兩周之內(nèi)兩次停車重新裝
填脫硫劑，既增大勞動強(qiáng)度又影響正常生產(chǎn)。經(jīng)
多方面分析原因并反復(fù)試驗(yàn)，確定新的工藝指標(biāo)
和操作方法。
1 脫硫系統(tǒng)工藝簡介
1．1 流程
沼氣在脫硫塔內(nèi)與脫硫液逆向接觸，脫除硫
化氫，經(jīng)氣液分離器去干法脫硫罐二次脫硫，進(jìn)
入壓縮機(jī)，送脫碳工序。
沼氣流程：沼氣氣柜一脫硫塔一氣液分離器
一干法脫硫罐一壓縮機(jī)一脫碳工序。
脫硫液流程：脫硫塔一富液槽一富液泵一再
生槽一貧液槽一貧液泵一脫硫塔。
主反應(yīng)：
H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
2NariS+02(1TrS)=2S i+2NaOH
NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H20
副反應(yīng)：
Na2CO3+H20+CO2=2NaHCO3
2NaHS+202=2Na2S203+H20
干法脫硫：
Fe203·H20+3H2S=Fe2S3·H20+3H20
再生：
2Fe2S3·H20+302= 2Fe203·H20+6S
1．2 主要工藝指標(biāo)
脫硫塔后：H2S≤100ppm
脫硫罐后：H2S~<20ppm
總堿度：0．4～0．6mol／L
Na2CO3：4．0～7．Og／L
NaHCO3：25．0～30．Og／L
脫硫液溫度：30～40℃
脫硫液流量：30～40m ／h
2 問題分析
2．1 存在的問題
在脫硫液溫度、流量正常的情況下，脫硫塔
后、脫硫罐后硫化氫嚴(yán)重超標(biāo)，脫硫液脫硫效率
低，造成大量硫化氫被吸附于脫硫罐中，造成脫
硫罐嚴(yán)重堵塞，不得不停車重裝處理。
脫硫效率按下式計(jì)算：
脫硫效率=
煎 氫盒量( 2二避 氫盒量(艘 )
原料氣硫化氫含量(peru)
100％
H S超標(biāo)情況見表1。
表1 H S超標(biāo)情況 (ppm)
2．2 分析原因
當(dāng)加入純堿后，脫硫液的脫硫效果有所好轉(zhuǎn)，
脫硫罐后硫化氫含量亦有所降低，說明脫硫塔的
脫硫效果在脫硫系統(tǒng)中起主要作用，但是由于脫
硫塔后硫化氫含量太高，造成脫硫罐負(fù)荷高，以
至脫硫罐嚴(yán)重堵塞，系統(tǒng)不得不停車重裝兩個(gè)串
路敦濤：工程師。1999年7月畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)。一直從事化工設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：(0531)88576412，E—mail
ludunt77@ 163．com。
路敦濤等沼氣脫硫系統(tǒng)存在的問題及解決措施 27
聯(lián)的脫硫罐，但由于脫硫塔的脫硫效果沒有好轉(zhuǎn)，
僅兩周后又得重裝脫硫罐，影響正常生產(chǎn)。
從脫硫液方面看，在裝置原始開車時(shí)，用軟水
L，但是僅僅運(yùn)行了五天，碳酸鈉含量急劇下降，雖
然每天往脫硫液中加入的純堿相當(dāng)于5．O#L，但并
沒有阻止碳酸鈉含量的下降，而且很快降至指標(biāo)下
配了共25m 脫硫液，碳酸鈉起始濃度高達(dá)48．0 限(4．Og／L)以下，具體數(shù)據(jù)見表2。
表2 加入純堿后的工藝參數(shù)
從表2數(shù)據(jù)可以看出，盡管每天加入的純堿相
當(dāng)于5．O#L，但并沒有控制住碳酸鈉含量，而碳
酸氫鈉含量卻一直上升：開車第四天已達(dá)到了指
標(biāo)上限的兩倍左右，雖然總堿度也一直上升，但
總堿度的升高并沒有提高脫硫效率。
反復(fù)分析問題產(chǎn)生的原因，認(rèn)為沼氣與半水
煤氣成分有較大差異，尤其是二氧化碳含量的差
距更為突出：沼氣中CO 在30％ ～40％ ，而半水
煤氣CO 僅在8％ ～10％ ，可能是副反應(yīng)消耗了大
量的純堿，造成了碳酸氫鈉含量的居高不下，因
為從脫硫反應(yīng)來看，脫除沼氣中硫化氫并不消耗
純堿。為驗(yàn)證這一想法，分析脫硫塔后CO：含量，
原料氣中CO2為37．4％ ～42．3％ ，脫硫塔后CO2
為14．6％ 一17．2％ 。
從開車之前的數(shù)據(jù)來看，原料氣CO 最高為
42．6％ ，最低為34．7％。經(jīng)過脫硫塔后被吸收了
氣體總體積的15％左右，造成脫硫液中碳酸鈉含
量的急劇下降和碳酸氫鈉含量的迅速升高，使得
脫硫效率大為降低。
3 解決措施
要解決脫硫塔脫硫效率低的問題，應(yīng)控制住
脫硫液中碳酸鈉和碳酸氫鈉的含量。
在脫硫液中，碳酸鈉為有效成分、碳酸氫鈉
為無效成分，只加人純堿不一定能夠控制住碳酸
鈉含量，而且還會進(jìn)一步增高碳酸氫鈉含量。需
要采取既能保持碳酸鈉含量，提高脫硫效率，還
能降低碳酸氫鈉的含量方法。從主反應(yīng)來看，可
以加入燒堿。
為避免加燒堿會對生產(chǎn)造成大的影響，采取
燒堿和純堿一起加的方式：先往配堿槽中加人脫
硫液2～3m (含碳酸氫鈉約100～150kg)，然后
加入50kg燒堿，待燒堿全部反應(yīng)后，再加入40kg
純堿和適量脫硫劑，將該脫硫液送人系統(tǒng)脫硫液，
脫硫效果見表3。
表3 加入燒堿后的效果
由表3可以看出，在脫硫液中加入一定量燒堿
后，碳酸鈉含量得到控制，碳酸氫鈉含量也有大
幅下降，脫硫效率明顯提高。從以上分析數(shù)據(jù)來
看，因碳酸氫鈉的含量較高，總堿度不能控制在
0．4～0．6mol／L，而應(yīng)控制在0．7mol／L以上。
4 結(jié)語
(1)沼氣脫硫不同于半水煤氣脫硫，其二氧
化碳高的性質(zhì)決定了其脫硫不能照搬半水煤氣脫
硫工藝，需要加以改進(jìn)。
(2)因沼氣的二氧化碳量較高，造成脫硫液
碳酸氫鈉含量高，因此總堿度指標(biāo)應(yīng)控制在
0．7mol／L以上。
(3)在沼氣二氧化碳含量高的情況下，可以
往脫硫液中加入一定量的燒堿，但要注意加入量
必須參照系統(tǒng)脫硫液中碳酸氫鈉含量，必須在配
堿槽中加入，不能讓燒堿直接進(jìn)入脫硫液中，特
別是在脫硫效率低、碳酸氫鈉高的情況下更應(yīng)
如此。
(4)改進(jìn)后成本沒增加多少，但脫硫效率卻
大大提高，而且還避免了碳酸氫鈉含量繼續(xù)升高。
(5)如果原料氣量有變化，脫硫液中碳酸氫
鈉含量會隨生產(chǎn)情況變化，每天加入的燒堿也要
隨之調(diào)整。若碳酸氫鈉含量在5O～60 L或更高
時(shí)，可只加燒堿。
(6)燒堿溶于脫硫液時(shí)會放出大量熱，且具
有強(qiáng)腐蝕性，操作務(wù)必注意安全。
(收稿日期2011—05—31)

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