导致半水煤气中Na2CO3消耗过高的多种因素.docx

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1、阳煤平原化工有限公司化肥二厂业务学习专栏导致半水煤气中Na2CO3消耗过高的多种因素湿式氧化法脱硫在我国已有几十年的发展历史，脱硫剂的不断更新直接推动了脱硫工艺的技术进步，脱硫工艺、设备的不断改进满足了企业飞速发展的需要。在半水煤气脱硫中，碱源的选择不外乎Na2CO3和NH3。基于操作稳定性、运行成本、环保压力等多方面的因素，毫无疑问最可行的是以Na2CO3为碱源，少数以NH3为碱源的厂家也都在相继向Na2CO3过渡。随着化肥企业的的飞速发展，市场竞争日渐激烈，又加上原料煤的供应困难问题日趋严重，导致高硫煤

2、被广泛应用，脱硫的负荷越来越重，各厂对脱硫效率的要求也越来越高。在这种形式下，以Na2CO3为碱源的半水煤气脱硫，不少问题油然而生。我们在脱硫生产运行中提倡的是低溶液组份、大循环量的工艺操作，但所谓低溶液组份是以满足生产需要为前提的。在以Na2CO3为碱源吸收H2S的操作过程中，由传质系数KG的计算式：KG=AW1.3Na0.1B-0.01(式中A为常数，W为吸收塔操作气速，Na为溶液中Na2CO3含量，B为吸收过程液气比)得知：当Na2CO3含量升高时，吸收过程传质系数KG将会增大；又由传质速率方程式G=

3、KG×F×△Pm（G为单位时间吸收的物质的量，KG为传质系数，F为吸收面积，△Pm为吸收过程平均推动力）得知：当KG增大时，吸收速率G将会增会提高，所以，当Na2CO3含量升高时，吸收速率将会加快。因此，在脱硫效率达不到要求时，提高Na2CO3含量是最行之有效的办法。但是，经常会遇到Na2CO3消耗过高的问题，虽大量加碱却碱度变化不大，有时甚至反而下降，严重影响了脱硫效率，给脱硫及至全厂的生产带来危害，直接损害了企业的经济效益。与多数人普遍关注的“堵塔”现象相比，这种问题的出现更具危害性，其产生的原因更具隐

4、蔽性。但是，如果我们全面分析，找出原因所在，表本兼治，就会消除危机，使生产趋于稳定。为此，笔者对Na2CO3消耗过高产生的原因谈谈个人见解，不当之处，请批评指正。1NaHCO3/Na2CO3过高，导致Na2CO3消耗过高脱硫液吸收H2S的反应属酸碱中和反应，PH值的高低，反应着脱硫液吸收H2S的能力，而NaHCO3/Na2CO3的高低，决定着溶液的PH值，其比值越大，溶液的PH6阳煤平原化工有限公司化肥二厂业务学习专栏值下降，吸收H2S的能力下降，导致Na2CO3的消耗增加。半水煤气中一般要求NaHCO3/

5、Na2C03≤5，若比值＞5，碱耗会大幅增加；若过高，将容易出现NaHCO3结晶析出，大量加碱，碱度变化也不大。导致NaHCO3/Na2CO3过高的原因主要有以下几个方面：1.1半水煤气中CO2含量偏高众所周知，在脱硫液吸收H2S的反应中伴随着如下反应：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3根据气体分压定律，得：PCO2=P总×YCO2其中PCO2为气相中CO2的分压；P总为气相总压；YCO2为CO2在气相中的摩尔分率。因低压下的气体混合物的各气体摩尔分数与体积分数等值，所以当气相CO2的体积含量升高

6、时，即摩尔分率YCO2增加，在气相总压P总不变的情况下，CO2的分压PCO2也会随之升高。P－P*是吸收过程的推动力（P是吸收质的分压，P*是与液相溶质成平衡的气相分压，当的体积含量升高时，其分压也随之升高，差值P－P*将增大，溶液对CO2的吸收速率加快，导致NaHCO3含量升高，Na2CO3的消耗增加。CO2的含量高影响碱耗的情况不仅在变脱中表现突出，在半水煤气脱硫中也不乏其例，特别是以煤球、煤棒或其它灰熔点较低的块煤为原料煤的厂家，半水煤气中CO2含量经常超过9%，此时NaHCO3/Na2CO3将增大，

7、要维持Na2CO3的含量，势必增加碱耗。如河南某厂，在一段时间内，半水煤气中CO2含量达12%，Na2CO3含量在3g/L下时，NaHCO3含量经常达35g/L以上，这也成为该厂碱耗过高的原因之一。1.2溶液的温度控制太低根据亨利定律：P*=EX。（P*—溶质在气相中的平衡分压；E—亨利系数；X—溶液中溶质的摩尔分率），得知：当CO2气相分压不变时，其在溶液中的摩尔分率随其亨利系数的减小而增大，而亨利系数则随温度的降低而减小（见下表一、表二），所以，当温度降低时，CO2在溶液中的摩尔分率将增大，化学反应Na

8、2CO3+CO2+H2O=2NaHCO36阳煤平原化工有限公司化肥二厂业务学习专栏将有利于向生成物NaHCO3的方向移动，使NaHCO3的平衡浓度增加，而反应物Na2CO3的平衡浓度则降低。表一  不同温度下CO2在水中的亨利系数  KN/m3温度  K293298303308313318E X10-51.4381.6611.8842.1172.3602.603表二  不同温度下NaHCO3在水中的溶解度温度