復(fù)合栲膠脫硫催化劑簡介

  1、概述
  復(fù)合栲膠脫硫催化劑是種新型脫硫催化劑，是栲膠法脫硫的次重大改進，具有脫硫率高，生產(chǎn)費用低及生產(chǎn)穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

  復(fù)合栲膠表示由新法生產(chǎn)的栲膠與錳的可溶性螯合物（脫硫助催化劑）及二種能與VO2+離子起配位作用的螯合劑組成。新法生產(chǎn)的栲膠是指從橡椀殼中浸取、蒸發(fā)及干燥過程中加少量還原劑的情況下生產(chǎn)出來的，與般熟化栲膠不同。

  2、主要性能
  2.1復(fù)合栲膠是棕褐色固體粉末，能溶于水，更易溶于稀氨水和Na2S2O3-NaHCO3溶液中。溶液的顏色，隨著復(fù)合栲膠濃度而變化，由淺黃—深黃—棕紅色不同。
  2.2 脫硫性能
  單使用時，脫硫性能取決于氨水、Na2CO3溶液及復(fù)合栲膠（氧化態(tài)）的濃度，反應(yīng)式為：
  NH3 H2O+H2S=NH4HS+H2O
  Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS
  栲膠（氧化態(tài)）+H2S→ =栲膠（還原態(tài)）+S
  脫硫性能的好壞除與栲膠NH3、H2O及Na2CO3濃度有關(guān)外，還與溫度、壓力及設(shè)備等有關(guān)。般來說，溫度低、壓力大、脫硫時氣體與液體接觸好，則脫硫果好，否則相反。另外，復(fù)合栲膠中含有錳的可溶性螯合物，可更充分利用半水煤氣中所含的氧（約0.5%）來提高脫硫性能。
  當復(fù)合栲膠與V2O5共用時，除上述脫除H2S的反應(yīng)外，還發(fā)生下列反應(yīng)：
  V2O5+ Na2CO3=2NaVO3+CO2
  2NaHS+4HaVO3+H2O=NaV4O9+4NaOH+2S
  V4O92- +10H+=4VO2++5H2O
  VO2++L+L′=VO2+LL′
  使用V2O5的目的是提高脫硫液的硫容量（g/L），即提高脫硫液的脫硫性能。根據(jù)計算，若脫硫液含V2O5 1g/L，則可脫除H2S 0.187g，即此時脫硫液的硫容量應(yīng)增加0.187g/L。若脫硫時液氣比為1/100，則起碼可將含H2S 1.87g/m3的原料氣中的H2S完凈化除去，但實際上遠不能達到。更何況脫硫液中的Na2CO3還能脫去相當量的H2S。這是由于NaHS與NaVO3反應(yīng)速度較慢，脫硫液在有限的氣液接觸時間內(nèi)不能充分發(fā)揮NaVO3與H2S的作用。所以般來說，塔較高，直徑較大的脫硫塔，對發(fā)揮V2O5的脫硫作用有利。目前大部分使用V2O5 的合成氨廠，在脫硫過程中只有10-20%的釩發(fā)揮作用。使用復(fù)合栲膠后，復(fù)合栲膠中的螯合劑L、L′，能與VO2+離子生成VO2+LL′，使上述NaVO3與H2S的反應(yīng)直從左向右進行，從而能提高V2O5的脫硫能力。
  2.3 再生性能
  再生是指脫硫后的溶液（俗稱富液）通入空氣使其恢復(fù)到脫硫前的溶液（俗稱貧液）。再生的目的先是使脫硫液中的HS離子再生為單質(zhì)硫，反應(yīng)式如下：
  多元酚（還原態(tài)）+O2→多元酚（氧化態(tài)）    （1）
  多元酚（氧化態(tài)）+HS→多元酚（還原態(tài)）+S  （2）
  上述反就應(yīng)（1）、（2）相繼連續(xù)進行，使HS-離子限度地變?yōu)榱蚧?。再生的另目的使NaHCO3分解恢復(fù)生成Na2CO3：
  2Na2HCO3 =Na2CO3+ CO2↑+H2O
  復(fù)合栲膠中Mn的螯合物對反應(yīng)（1）有助催化作用，比般栲膠能更快地使用多元酚（還原態(tài)）氧化為多元酚（氧化態(tài)），結(jié)果使HS-離子更快地氧化為硫。另外，脫硫后生成的VO2+LL′，是可溶性的，比難溶于水的黑色VOS易再生為VO-3離子：
  4VO2+LL′+O2→4VO-3+L+L′
  所以復(fù)合栲膠中存在的螯合劑對釩恢復(fù)為NaVO3十分有利。
  2.4 副反應(yīng)

  在脫硫再生過程中總會存在些副反應(yīng)，其副反應(yīng)產(chǎn)物主要有Na2S2O3、Na2SO4及NaSCN等。Na2S2O3及Na2SO4由硫被進步氧化生成。般來說，用熟化栲膠的副反應(yīng)為原料氣中H2S含量的3%。若半水煤氣中含H2S 1g/m3，則生產(chǎn)噸合成氨需要消耗純堿約0.3kg。另外，原料氣中HCN，在脫硫及再生產(chǎn)過程中會生成NaSCN。半水煤氣中般含HCN0.05-0.2g/ m3，若以含HCN 0.1 g/ m3計算，則生產(chǎn)噸合成氨約需純堿1.29kg。復(fù)合栲膠與熟化栲膠比較，副反應(yīng)產(chǎn)物及堿耗基本相同。

  3、使用方法
  3.1 從其它脫硫方法改用PYS復(fù)合栲膠脫硫催化劑時，不停產(chǎn)、不排放、不置換原脫硫液，只需停止加入原脫硫催化劑，改為加入復(fù)合栲膠脫硫催化劑。開始星期以正常量的加倍加放，星期后按正常量加入。正常加入量如下：
  合成氨產(chǎn)量（萬噸/年） 復(fù)合栲膠加入量（kg/日）
  6                               6（4）
  10                              10（6）
  15                              14（10）
  說明：符號（ ）中的數(shù)字為變換氣脫硫加入量，（ ）外數(shù)字為半水煤氣脫硫加入量。
  3.2 不需熟化及其它預(yù)處理，可將復(fù)合栲膠直接加入貧液槽中即可。
  3.3 對脫硫前后H2S含量、Na2S2O3、Na2SO4、懸浮硫及V2O5含量按常規(guī)法分析，對復(fù)合栲膠脫硫液中多元酚含量，采用碘量法測定對苯二酚含量的方法測定栲膠中多元酚含量。
  3.4 脫硫液成份，般情況下總堿為20-35g/L，Na2CO3/NaHCO3(質(zhì)量)比為1/5-7，多元酚含量（以對苯二酚表示）為0.05-0.15g/L，V2O5含量為0.5-1.0g/L。懸浮硫要求小于1.0g/L在0.5g/L左右，Na2S2O3、Na2SO4、NaSCN定期分析含量，填寫報表。
  4、優(yōu)缺點
  4.1復(fù)合栲膠無毒性，使用面廣?？蓡问褂茫部膳cV2O5共用，可用于半水煤氣、變換氣、焦爐氣等的脫硫。
  4.2 與般栲膠比較，約可減少用量1/2，實際上栲膠的用量只有般栲膠的1/4左右，它可以顯著改善脫硫的生產(chǎn)條件，例如降低脫硫塔阻力及減少堵塔等現(xiàn)象。
  4.3 在提高脫硫率的同時，可降低生產(chǎn)成本。別對V2O5的消耗量可從般的10g/TNH3降低到3g/TNH3左右。原因是復(fù)合栲膠中含有能與VO2+起配位作用的螯合劑，生成可溶性VO2+LL′后，阻止VOS沉淀的生成。另外，由于兩種以上螯合劑的存在，不需要控制膠釩比。
  4.4 缺點是不能與FeSO4、FeCO3、Fe2O3·x2O等共用，否則會生成黑色的不溶性化合物，失去栲膠的化學活性。

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