探讨与分析脱硫碱耗高的原因及解决办法
【摘要】本文介绍和论述了脱硫工艺出现恶化，导致化工原材料消耗高，通过采取一系列有效措施，使脱硫工艺在较短的时间内，恢复正常生产，降低了生产成本，实现了稳定生产。
【关键词】 中和吸收 化学反应 工艺恶化 总碱度下降 再生 硫泡沫 付盐 硫回收
0 概述
随着湿法脱硫工艺技术在化工行业的发展到目前成熟应用，为改善社会环境，创造绿色环保，确保化工行业高效益安全生产，做出了卓越的贡献。该工艺技术不但能高效率地脱除气体中的硫化氢，回收了副产品硫黄，而且减少了环境污染，还为企业增加了好的效益。但是在生产过程中，脱硫工艺出现恶化，使生产成本升高，已是屡见不鲜的事情，也是该工艺解决的一大难题。大部分厂家都能够严格工艺指标的控制和管理，确保了系统的长周期稳定运行，但最近几年多个厂家出现了较为罕见的脱硫工艺恶化现象，脱硫液组分和硫回收率，由正常的生产忽然下降，而且出现问题处理起来非常缓慢且难度较大，浪费了大量的人力、物力和财力。尤其是最近短短的几个月内，笔者就经历四个厂家出现这样的状况。针对此问题，经过现场观察探索调试均取得了良好的效果，现作以下介绍，供同行们参考。
1 生产现状及分析
1.1 现状
脱硫液在不正常时组分运行数据如下表：
（1）从以上运行数据分析，脱硫液恶化时现状主要表现在，脱硫液组分下降，总碱度一直处在3.5--14g/L、pH值在7.0—7.8之间徘徊，Na2CO3：仅1g/L或根本就做不出来，出口H2S高，高质量的硫泡沫形成非常困难，使用888脱硫剂的生产厂家是没有硫泡沫，使用栲胶的公司问题更繁多，脱硫液发黑并释放出较大的臭味，贫液悬浮硫偏高，溶液呈乳白色，再生槽出现大量的虚泡或飞泡，直接流到生产现场，泡沫中夹带脱硫液成分较高，经现场地沟回收到下道工序水处理，使水中硫化物和COD超标，造成较大的环保事故。
（2）根据出现问题几个生产厂家现场了解和观察，在脱硫液出现恶化时，生产现状几乎相似，脱硫液系统总碱度长期处于最低线运行，为了控制出口H2S含量，保证后系统正常生产，大量的纯碱补入脱硫液中也无济于事，总碱度不见上涨，却不知去向。例如：河南、山东、湖北、陕西某几个公司，正在稳定运行的工艺总碱度转眼之间由原来的20～30g/L，下降到14g/L以下，出口硫化氢出现超标，工艺管理人员一时找不出导致事故的真相，想方设法从脱硫内部工艺调整入手，强化再生、调节脱硫液组分，计算各塔和储槽的停留时间、利用不同的流量、压力、溶液浓度进行调整，虽然都出现了阶段性好转，但没有实现完全恢复，导致大量的碱耗升高，每月碱耗由原来的10吨左右，上升到100余吨，甚至更高。
1.2 工艺分析
根据生产情况分析起来，好像与正常操作没有什么关系，一切运行数据显得都很平稳，脱硫液恶化却在瞬间发生。当深入现场了解生产情况分析认为，出现工艺变化的现象，除了与人为的工艺管理有关外，就是工艺在做大幅度调整，没有对脱硫液各组分进行评估，补救措施不得力或不及时所致。根据经验分析，脱硫的管理绝非是一朝一夕的操作和工艺管理，做不到持之以恒地监管，工艺不会长期稳定运行，例如：工艺溶液流失和跑冒后，采取措施不够，没有将化工原材料及时补充，溶液组分长期失调必然会导致工艺恶化。再例如：山东某公司，由于脱硫塔阻力升高，公司冲洗脱硫塔，在系统不停车生产时进行，当塔内积硫被冲洗下来后，再生槽大量的硫泡沫来不及全部回收，但又考虑，如果将冲洗下来很高悬浮硫的脱硫液，继续再循环难免要出现二次堵塔，见此状，决定将脱硫液进行排放，但忽视了系统组分的含量问题，总碱度瞬间由原来的0.3mol/L(15.9)g/L下降为0.09mol/L(4.77)g/L左右。陕西某公司，由于后系统是全低变工艺，需要控制一定的硫化氢，为了提高脱硫塔出口硫化氢含量，却无限度地降低脱硫液组分，最终脱硫液组分失调导致恶化，当再去调整恢复正常溶液组分时，却难上加难。
笔者分析认为，在脱硫液恶化时，脱硫液在脱硫塔和富液槽没有形成硫氢化钠，单质硫自然不会形成，我们再来重温一下脱硫吸收反应机理：
PH值8.2—9.0
Na2CO3+H2S==========NaHS+NaHCO3
888
NaHS+O2====NaOH+H2O+S↓
从以上反应机理我们来做进一步分析，碳酸钠吸收硫化氢反应，前提条件必须是在一定的pH值情况下进行，才会有反应，而对于pH值较低的工况，很难或者说根本就没有发生化学反应，根据现场观察分析，补入系统的纯碱在与硫化氢接触中和吸收后，富液槽脱硫液内根本就没有NaHS存在，富液在经过再生后，也就不会产生硫泡沫，我认为这也是脱硫出现恶化，再生槽长期没有硫泡沫，但副盐Na2S2O3、 Na2SO4、Na2SO3、NaCNS并不高的主要根源，也请各个生产单位在日常生产当中，要做好NaHS的分析和监测，便于工艺发生变化时找出问题。
脱硫塔内的工作原理主要是两个步骤：一是酸碱度中和吸收；二是硫氢化钠在催化剂的作用下转换为单质硫，所以，脱硫液在脱硫塔底部或有富液槽的企业显得尤为重要，必须保证有一定的停留时间，一般停留时间应控制在20分钟，反应更为完全，使96-98%的HS-转化为单质硫，只有2-4%的转换成副盐。
2 应对措施及工艺处理注意事项
出现此种情况，对于每个生产单位工程技术人员来说，均是一个严峻的考验，都是想利用补加其它化学药品，或采用土办法，想方设法走捷径的工艺操作控制，在最简单、最短的时间内来解决该问题，却不是容易的事情，必须采用有效地方法和措施，找准影响系统正常的关键问题，才是最有可能恢复正常生产。例如在系统补加NaOH（片碱）、氨水等碱性药品，作为协助原料，提溶液总碱度均能起到很好的效果。
除了做大幅度调整工艺使脱硫系统出现恶化外，在日常生产中以下的一些状况也是导致工艺恶化的主要原因：
2.1煤气质量影响
煤气中挥发分、焦油含量高，该含量高影响脱硫工艺正常生产，已在多个厂家出现，后采取在脱硫前增加电捕焦或焦炭过滤器设备后问题得到解决。按照工艺要求，脱硫前煤气中焦油含量≤30g/m3，但大部分厂家不做此含量分析，也就出现，在脱硫工艺出现问题时并没有判断准确，没有采取果断而有效的措施，导致脱硫工艺长期处于恶化状态，造成脱硫工艺被动去调节，使其最终没有正常生产，还有一部分厂家，在脱硫工艺恢复正常时，也不知道是怎么恢复的，或者说是不知道是什么原因造成的。根据调查了解，脱硫塔前有电捕焦的厂家，受此影响并不大，脱硫工艺出现问题时，稍作调整就会恢复正常生产。
2.2 更换劣质碱源
近几年来许多厂家为了降低生产成本，更换化工原料纯碱成为轻质碱，轻质碱从理论上均为碳酸钠。但根据多年了解，溶液中的总碱度，是以酚酞碱形式存在于脱硫系统，总碱度主要成分为钠、氢氧根和碳酸氢离子组成，而轻质碱由于制作工艺不同，含量极其低下，使用在脱硫系统，不但会使脱硫组分下降，还会给脱硫工艺正常反应造成影响，最终导致碱耗高或者工艺恶化。
2.3 加强化工分析管理
化工分析是化工操作的眼睛，这是众所周知的事情，尤其对于脱硫化学反应较复杂的工艺，脱硫液的分析显得更为重要，是确保工艺正常生产的关键环节，溶液分析的误差，碱度和PH值下降发现不及时，会导致脱硫系统出现恶化。尤其是在后系统是全低变生产工艺，由于该工艺为避免出现反硫化和对碱度监测频率较少，半脱出口硫化氢控制范围较宽，不加强脱硫组分的控制，长时间运行导致系统恶化。
2.4 密切关注煤气系统变化、合理调整工艺
受原料煤供货紧张且价格较高的市场影响，脱硫工艺调整除了观察脱硫液组分外，对于煤气系统负荷和硫化氢的含量，必须做到了如指掌，是否处于稳定运行，避免打破脱硫正常的吸收和转换单质硫、再生、硫回收的工艺水平衡。
2.5 脱硫液中pH值控制
脱硫液中的pH值是一项重要的工艺指标，我们都知道正常生产时该指标控制在8.2～9.0为最佳，煤气中除硫化氢、二氧化碳为酸性气体，会使其值受影响外，那么脱硫液中的付盐也是影响生成的重要因素，在日常生产过程当中，当脱硫液中总碱度在20g/L以上时，pH值自然会升高在8.0以上，但在脱硫系统出现恶化，大量的纯碱补入也使该指标丝毫不动，很难控制在指标内，PH值不但反应出脱硫液的酸碱度，而且也是脱硫溶液组分合理形成的重要标志，在出现大量纯碱补入也提不到指标时，必须使用另外的碱性化工原料来协助，就很容易将此值调整到指标内。
2.6 再生能力的分析
再生槽压力的控制是体现再生好坏的重要标志，压力的选择可从脱硫液组分中多个指标分析出再生状况，例如：碳酸钠与碳酸氢钠的比例，硫代硫酸钠与硫酸钠的比例，悬浮硫含量和生产时硫泡沫的浮选等等，均可以判断出再生的好坏，再生槽喷嘴前压力一般控制在0.42～0.48MPa较好，同时还要不定期对喷射器吸气孔进行检查，保持畅通，确保再生喷嘴的吸气量在正常范围内，但对于较再生设备较大或较小的生产状况就另当别论了。
3 工艺管理的重要性
化工生产可谓是三分技术、七分管理，其实脱硫工艺也不例外，加强脱硫工艺的基础管理是工艺管理者的必修课题，每天除监督好操作，还需观察了解脱硫工艺的流量、压力、温度工艺指标和设备是否处于稳定运行，同时保证新鲜的新配液的质量外，对补入系统的每一方脱硫液都要有足够的了解和分析手段，尤其是对于硫回收连续熔硫和间歇熔硫高位泡沫槽放清液的液体，除了高温对溶液系统有影响外，细小的硫颗粒会导致硫泡沫形成困难，影响脱硫的再生，还极易使付盐升高，使工艺出现问题时很难及时解决。
4 结束语
湿法脱硫工艺流程和反应原理，从表面上了解感觉很简单，其实并非如此，脱硫的工艺管理和运行数据告诉我们，最好根据每个生产厂家的实际情况，选择合理的工艺控制指标，才能确保系统长期稳定，我们在了解工艺操作知识时，许多指标都会用到不能太高或太低、过多或过少的形容词，经验告诉我们的确如此。另外，我们在生产时所做的分析只是一个主要的参考和控制指标，还有许多较为复杂的成分和生成物我们并不了解，更谈不上我们如何应对和处理，类似问题还需我们在今后的工作中，做进一步的探讨和完善，力争在脱硫工艺出现问题时，找准导致事故的根源，为脱硫事业的健康持续发展做出贡献。