前言:硫化氫、硫醇、硫醚等還原態(tài)硫(TRS)是多種工業(yè)生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物,也是大氣污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格控制的物質(zhì),由于濃度高、嗅閾值低等因素,現(xiàn)有技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,制約了很多企業(yè)的發(fā)展,為此我們迫切地需要尋找一種高效TRS凈化技術(shù)。
一、現(xiàn)有工藝技術(shù)分析
現(xiàn)有濕法脫硫技術(shù)在廢氣TRS凈化中應(yīng)用時(shí)存在的問題:
1、反應(yīng)速度慢,硫化氫與脫硫劑反應(yīng)速度在20秒以上,吸收塔體積大;
2、為達(dá)到反應(yīng)時(shí)間,脫硫劑裝填深度大,造成很大壓損;
3、廢氣一般為常壓排放,在現(xiàn)有設(shè)備中布?xì)饫щy;
4、廢氣中硫化物濃度低,且硫化物一般嗅閾值較低,對脫硫效率要求高。
二、TRS凈化技術(shù)原理簡介
吸收反應(yīng): R-X(TRS催化劑)+H2S → R-HS+HX
R-X(TRS催化劑)+YHS(揮發(fā)性硫化物) → R-HS+YX
再生反應(yīng): R-HS+HX+O2 → R-X+H2O+S
R-HS+YX+O2 → R-X+HYO+S
該技術(shù)利用復(fù)合TRS催化劑在常溫下將H2S、硫醇等還原態(tài)硫直接轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì),省去了傳統(tǒng)工藝中各種氧化環(huán)節(jié)而直接得到硫磺,反應(yīng)條件溫和,流程簡單。
關(guān)鍵: 快速吸收和快速再生。
硫化物與脫硫劑間靠氫鍵結(jié)合,提高了選擇性。
TRS催化劑的性能:
1、TRS催化劑的硫容為0.5%左右;
2、溫度對硫容的影響不大,溫度適應(yīng)范圍廣;
3、當(dāng)pH>7時(shí),硫容在0.5%以上,TRS催化劑的pH適應(yīng)范圍廣;
4、選擇性好:不吸收CO2,CO2產(chǎn)生的影響可以忽略;
5、TRS催化劑的腐蝕強(qiáng)度弱,年腐蝕效率為0.026mm。
三、工藝流程及設(shè)備設(shè)計(jì)
廢氣一般為常壓排放,而反應(yīng)塔中脫硫劑為保證去除率裝填高度一般為1.5m,廢氣難以通過或動(dòng)力設(shè)備能耗太高。
環(huán)保行業(yè)待處理的廢氣中一般都含有氧氣,即吸收和再生幾乎是同步進(jìn)行的,影響了生產(chǎn)硫磺的粒徑增大,不易分離。
TRS凈化技術(shù)的工藝流程及設(shè)備
廢氣在引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入TRS凈化反應(yīng)器,在TRS催化劑的作用下,廢氣中的硫化氫被轉(zhuǎn)化為硫磺得以凈化去除,再經(jīng)過深度凈化器進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。
TRS催化劑溢流出反應(yīng)器后進(jìn)入藥劑循環(huán)箱,通過硫沫泵循環(huán)回反應(yīng)器內(nèi)。運(yùn)行一定時(shí)間后,硫磺顆粒長大到一定粒徑,藥劑循環(huán)箱內(nèi)的富液被泵送至在線離心機(jī)分離硫磺,經(jīng)固液分離且恢復(fù)吸收能力的貧液自流回藥劑循環(huán)箱內(nèi),實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用。分離出的硫磺顆粒可深度處理或外賣。
由于反應(yīng)過程放熱會(huì)蒸發(fā)一定水分,因此在藥劑循環(huán)箱設(shè)置液位計(jì),監(jiān)控液位的同時(shí)與反應(yīng)器的補(bǔ)水系統(tǒng)聯(lián)鎖,低液位自動(dòng)補(bǔ)充軟化水;分離出的硫磺不可避免的會(huì)攜帶一定量的催化劑,造成催化劑的損耗,因此在藥劑循環(huán)箱設(shè)置有藥劑補(bǔ)充系統(tǒng),維持系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的有效催化劑量。
系統(tǒng)進(jìn)出氣口設(shè)置在線檢測分析的VOCs和H2S檢測儀,對凈化效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;反應(yīng)器前后設(shè)置壓力表,監(jiān)控反應(yīng)器運(yùn)行情況;引風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻控制,滿足風(fēng)量波動(dòng)的需求;配置整套PLC系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,無人值守。
工藝特點(diǎn)及優(yōu)勢:
凈化效率高、吸收快:凈化率達(dá)95%以上,硫化氫與藥劑的反應(yīng)在幾秒內(nèi)完成。
選擇性好:不吸收CO2,CO2產(chǎn)生的影響可以忽略。
再生速度快:脫硫液再生速度非常快,可在幾秒內(nèi)完成。
溫度適應(yīng)性強(qiáng):在5℃~80℃的溫度范圍內(nèi),吸收反應(yīng)與再生反應(yīng)的效率變化不大。
穩(wěn)定性好:硫化物被吸收后,不會(huì)被汽提出。
損耗量小:反應(yīng)富液再生效率高,僅在固液分離中隨硫磺顆粒帶液而產(chǎn)生少量損耗。
無二次污染:運(yùn)行過程中除硫磺外,不產(chǎn)生任何其他廢物,無二次污染產(chǎn)生。
TRS凈化反應(yīng)器:
待處理廢氣經(jīng)彎頭導(dǎo)向,以一定速度向下沖擊反應(yīng)器內(nèi)液面,形成撞擊區(qū),撞擊區(qū)內(nèi)湍動(dòng)強(qiáng)烈,氣液兩相間相對速度高,混合作用強(qiáng),形成氣液混合流。之后廢氣向上反射到微孔網(wǎng)盤區(qū)域,氣流在穿過網(wǎng)盤的微孔時(shí)得到了高效均勻分布。更重要的,微孔網(wǎng)盤區(qū)域縮小了氣流通道,對氣液混合體產(chǎn)生擠壓作用,兩層網(wǎng)盤間的混合腔又?jǐn)U大了流通通道,下一層網(wǎng)盤進(jìn)行再次擠壓,在這樣的快速擠壓、擴(kuò)大、再擠壓的過程中,使液體在高分散、高混合、強(qiáng)湍動(dòng)以及界面急速更新的狀態(tài)下與廢氣接觸,極大地強(qiáng)化了傳質(zhì)過程,將反應(yīng)時(shí)間縮短到幾秒內(nèi)。微孔網(wǎng)盤上部氣液混合流呈躍動(dòng)的水珠狀態(tài),仍存在極高的傳質(zhì)作用。
TRS凈化反應(yīng)器特點(diǎn):
布?xì)庑Ч茫核?nèi)設(shè)置微孔填料等結(jié)構(gòu)對廢氣進(jìn)行高效分配,增強(qiáng)廢氣均布效果;
反應(yīng)速度快:利用撞擊流、泡膜捕捉、微孔切割、擠壓等原理增強(qiáng)氣液混合效果強(qiáng)化傳質(zhì)作用,使硫化物與藥劑的反應(yīng)在幾秒內(nèi)即能完成;
設(shè)備體積小:廢氣停留時(shí)間短,均布效果好,縮小了設(shè)備尺寸;
設(shè)備壓損小:廢氣與液體非浸沒式接觸,設(shè)備壓損僅3000-9000Pa左右;
藥劑裝填量小:由于反應(yīng)速度快,藥劑裝填量大大減少。降低了運(yùn)行費(fèi)用;
投資運(yùn)行成本低:循環(huán)量小,設(shè)備尺寸小,投資少,用電設(shè)備能耗低,藥劑損耗小,運(yùn)行成本較低。
4、中試試驗(yàn)數(shù)據(jù)及裝備
結(jié)束語
通過對不同濃度、不同工況下含還原態(tài)硫化物(TRS)廢氣的小試、中試及工程運(yùn)行測試,高效液相TRS凈化技術(shù)能夠有效地解決高濃度硫化物廢氣難以有效治理的問題,且對于可燃性氣體濃度高的廢氣不存在爆炸性危險(xiǎn),適用范圍廣,凈化效率高,處理效果穩(wěn)定,投資運(yùn)行費(fèi)用與常規(guī)方法持平,運(yùn)行安全穩(wěn)定,操作維護(hù)簡單。
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