NDC脱硫技术在变换气脱硫中的应用

湖北三宁化工股份有限公司“20.30”工程有两套湿法变换气脱硫装置，吸收压力1.97 MPa，变换气负荷分别为120000 Nm3/h和100000Nm3/h，进口硫化氢190～250 mg/m3，吸收塔装填格栅填料（SM250Y），采用的是栲胶法脱硫，两套系统共用一个喷射再生槽（Æ10000´8000 mm）和板框过滤回收硫黄，使用一年后出现系统阻力大，且再生一直泡沫少或者无硫泡沫，堵塔频繁影响生产。

2009年12月停车进行了扒塔换填料处理，开车后，运行了一周时间，又出现阻力上涨情况，为了减少因为脱硫塔阻力上升，扒塔停车，影响生产，经过广泛考察，决定用北京百奥纳高科技有限公司生产的NDC脱硫技术，经过半年来的运行情况可以看出，NDC脱硫催化剂使用效果好，不堵塔，效果好，下面就使用该技术进行总结。

1 NDC法脱硫技术原理

NDC（Nano-Desulfurisation Catalyst）是一种新型湿法脱硫技术，主要应用于半水煤气、变换气、天然气等含硫气体的脱硫，是新型的制氧型催化剂，以γ型纳米Fe2O3为引发剂，在光化学和纳米催化剂作用下，发生自由基链式反应生成大量的HO•、HO2•/O2-•氧化自由基和H2O2，脱硫吸收液在变脱塔中不堵塔，且能清洗原脱硫塔内淤积的硫黄，这是由于纳米催化剂效应有效降低生成硫时的表面张力，减小硫颗粒的粘度，增加了硫泡沫的流动性，利于硫泡沫的分离。

2 变换气脱硫方案制定

2.1 工艺设备情况（表1）

2.2 NDC技术改造设计方案

NDC技术的实施分三个阶段：调试阶段、过渡阶段和稳定阶段，共计30天，运行中每天进行一次脱硫液分析（pH、总碱度、Na2CO3、NaHCO3、Na2S2O3、Na2SO4、铁离子浓度和残硫分析），并根据分析以进一步调整催化剂的加入量。

（1）调试阶段

此阶段为NDC逐步置换原脱硫剂的过程，尽可能维持进口硫化氢浓度恒定，根据原脱硫液成分、脱硫液中催化剂的浓度（以总铁含量计）的增长速度、进口气量、进出口硫化氢浓度和运行的稳定性等工艺情况，调试阶段时间天数和催化剂的加入量可作适当调整。

（2）过渡阶段

根据进出口硫化氢浓度、脱硫效率、总铁含量、溶液pH值、Na2CO3、NaHCO3, Na2S2O3浓度, 可适当调整溶液循环量（液气比）和加碱量，从而节省电耗和降低碱耗,降低生产成本。

（3）稳定阶段

进入稳定阶段后，设计每天加3 kg NDC201,30 kg NDC202，根据现场的实际情况进一步调整脱硫催化剂加入量。

2.3 NDC催化剂添加方式

(1)在2 m3地槽中加脱盐水（或脱硫贫液）80-100cm高度，加入规定数量的碱（根据碱度定），用蒸汽加热至温度50-60 °C，完全溶解后，按要求加入NDC202，接入压缩空气鼓泡并搅拌40分钟完全溶解和活化；

(2)按照设计要求的加药比例加入NDC201（NDC201和NDC202的比例一般为1:10），接入压缩空气并搅拌40分钟完全溶解和活化；

(3)将制备好的碱液打入贫液槽；

(4)每天分三次制备所需NDC脱硫液。

3 运行情况分析

变脱系统由于堵塔频繁，2010年2月7日下午6点在变脱系统加入NDC脱硫剂，系统悬浮硫含量和硫泡沫变化如下图所示。

上图为变脱系统还处在溶液置换和转型阶段，溶液中催化剂的浓度为0.04 g/L（要求0.1 g/L以上），脱硫效率由实施NDC技术以前的85%提高到90%以上。另外，由于脱硫液温度比NDC技术要求的38-42 °C高出10度，这对于催化剂的再生非常不利，因此，还需进行一段时间的调试，当催化剂浓度达到0.1 g/L以上，脱硫液温度控制在38-42 °C，硫泡沫还会进一步改善，脱硫效率可进一步提高。

自NDC脱硫催化剂加入系统后，悬浮硫含量直线上升，到2月15日达到近800 mg/L，增加了8倍，2月17日系统开始出现硫泡沫，过滤机硫黄过滤量显著增大，硫膏较以前好，至此，NDC脱硫技术的清洗效果、硫泡沫流动性好和脱硫效率高的优点得到了初步验证。为了进一步印证NDC脱硫技术在变脱装置中使用的效果和原因，2010年5月对栲胶脱硫和NDC脱硫取样进行电镜分析，硫膏样的扫描电镜分析（见下图）可知，NDC技术的硫膏颗粒粒度均匀，而栲胶法的硫膏呈胶状物质。NDC脱硫剂产生的硫膏流动性强，可以很好的从塔中冲下来，不会附着在填料上面，从而避免了堵塔现象的发生。

经过近三个月的运行比较，NDC脱硫技术特性已经逐渐被掌握，系统阻力逐渐由波动变平稳，可以稳定在0.07MPa左右，给生产带来了稳定，出口硫化氢平均浓度由27.7 mg/m3下降到13.9 mg/m3左右，根据设计要求催化剂浓度达到0.1 g/L以上，综合考虑脱硫成本，我们认为目前的效率和出口硫化氢已可满足生产需要，不需要过高要求脱到较低的程度，增加成本。

4 注意事项及要求

（1）切忌将固体脱硫剂直接加入系统。

（2）再生停留时间要求12-15分钟，时间太短不利于再生。

（3）脱硫液温度控制在35-45 °C之间。

（4）操作要平稳，应保持再生槽硫沫连续溢流（注意不要使脱硫液溢出）。应将溢出的硫沫及时压至过滤池，过滤后的硫沫要及时清理，以免影响脱硫操作。

（5）每日做好脱硫分析数据的记录和整理工作。

5 总结

NDC脱硫催化剂很好的解决了堵塔，再生效果好，解决了停车清堵，较好的解决了生产实际问题；从整个运用情况来看，脱硫温度稳定在38--45℃应该是脱硫最好的温区，可以很好的出沫，另外采用常压闪蒸可以将再生液中的CO2气体进一步闪蒸完全，增加再生吸气量，如果能贫液加装冷却系统，这部分旁冷不需要太大，20%足够，或者将变换气出口水冷器采用溴化锂冷冻水降低变换气脱硫进口温度，这可以很好的解决夏天温度过高的环境问题。