浅谈DS硫泡沫专用真空过滤机（一）

十几年扎根于气体净化脱硫领域的长春东狮科技（集团）有限责任公司，始终站在行业科技的最前沿。多年来，公司同高校、科研机构保持着紧密的交流与合作，共同开展了科技项目的公关工作，公司想行业所想，急行业所急，攻克了行业技术的诸多疑难问题。主要产品如湿法888脱硫技术，JNT系列精脱硫技术，及DS型硫泡沫专用真空过滤机、QYD型传质内件。其中“QYD型传质内件技术”、“湿法888脱硫技术”、“硫回收技术”、“副盐提取技术”、“干法精脱硫技术”等产品已获得了**专利。

下面我们主要谈谈及DS型硫泡沫专用真空过滤机。

1  DS型硫泡沫专用真空过滤机简介

硫泡沫真空过滤机是长春东狮科技（集团）有限责任公司根据脱硫工艺的需要及硫泡沫的特性进行自主设计、研发的集硫泡沫分离和脱硫液处理为一体的DS型高效过滤设备。2008年，DS型硫泡沫真空过滤机被中华环保联合会能源环境专业委员会评为“中国节能减排重点新技术、新产品”。2009年DS环保型硫回收工艺也被中国氮肥工业协会评为“氮肥行业振兴支撑技术”。

目前，东狮公司研发的真空过滤机广泛应用在化肥、焦化、制药、天然气等行业。

2  湿法脱硫应用DS型硫泡沫专用真空过滤机的特点

2.1  能降低蒸汽消耗量

一般情况下，再生溢流的硫泡沫液体含量90%左右，采用连续熔硫每生产1吨硫，将从熔硫釜回流脱硫液9吨；DS型硫泡沫专用过滤机过滤后，滤饼含液量30%，设滤饼中固体为100﹪的硫磺，每生产1吨硫，则需要1.43吨滤饼（含液量30%），也就是说只有0.43吨脱硫液随过滤后的滤饼进入熔硫釜，所以采用DS型硫泡沫专用过滤机过滤后再熔硫每生成1吨硫比直接连续熔硫减少进熔硫釜溶液为8.57吨，这些溶液进熔硫釜通常需要从35℃左右被加热到70～90℃后出熔硫釜，这部分溶液温度的升高需要的蒸汽量通过计算得知需要821kg。

从结果看出，使用DS型硫泡沫专用真空过滤机过滤后熔硫将比连续熔硫每吨硫磺节约蒸汽821kg，如此算来，对于一个处理气量为60000Nm3/h的焦炉煤气脱硫系统，入口H2S按5000mg/Nm3，口控制100mg/Nm3以下，硫回收率85%，则每天节省蒸汽4634kg。

2.2  能减少溶液的温升

采用连续熔硫的厂家，如果不回收回流液是不可能的，因为那样不仅浪费大而又为环保所不容。如果先冷却再回收到系统里，自然是好，但自然冷却需要较长的时间、设备、场地，溶液量的增加等都是问题，如果采用冷却介质来冷却，那就**增加了运行成本，而且容易在冷却过程出现析盐、堵塞等现象，所以，特别是一些气量大，煤气H2S含量高的大规模焦化企业，熔硫釜回流液回系统前进行冷却处理的几乎没有，大部分直接回到系统。这样就导致了溶液温度过高，特别是在夏季，给系统的运行带来很大困扰。还是以气量为60000Nm3/h、煤气H2S为5g/Nm3的焦炉煤气脱硫为例，采用连续熔硫比先用DS型硫泡沫专用真空过滤机过滤再熔硫将每天多排出回流液48.4吨。根据热量平衡关系：

M热·C热·（T2－T）＝M冷·C冷（T－T1）

则：T＝M热T2+M冷T1 /M热+M冷

＝（48.4×103×353＋1050×103×308）

/（48.4×103＋1050×103）

＝310K＝37℃

T－T1＝37－35＝2℃

式中：M热—熔硫釜每天回液量：kg；

M冷—系统溶液总量：1000m3×1050kg/m3＝1050×103kg；

C热、C冷—分别是回流液和系统溶液的比热容，C热＝C冷；

T1—脱硫液的初始温度：k，308k；

T2—熔硫釜回液的温度：k，取353k；

T—混合后脱硫液的温度：k。

由上面的计算看出，连续熔硫较DS硫泡沫专用真空过滤机过滤后再熔硫，每天内熔硫釜回流液将导致系统溶液温度升高2℃。连续不断的回收熔硫液，特别是在夏季，会使系统温度严重超高，对系统的正常运行带来很大影响，甚至难以维持生产。如果采用DS硫泡沫过滤机过滤后再熔硫。溶液的温升问题就不存在了。

2.3  能降低副盐生成率

温度过高有利于副盐的生成，特别是温度超过50℃时，Na2S2O3生成率近乎直线上升。而熔硫釜回流液温度大多在70-90℃之间，虽说釜内溶液中的氧没有再生槽（塔）内那么充足，但硫泡沫及液体从再生槽出来，其中也溶解一定量的氧，在釜内较高的温度下与溶液中的Na2CO3和HS﹣或单质S生成Na2S2O3的速度是非常快的。我们曾专门在气量为60000Nm3/h，入口H2S 5000mg/Nm3的厂家多次分析过Na2S2O3含量，硫泡沫取样分析Na2S2O3结果平均为：21.3g/L而熔硫釜出来的清液中Na2S2O3分析结果平均则是51.4g/L。其每天回收硫磺5.7吨，采用连续熔硫，每天最少从熔硫釜排出51.3吨清液，而如果先用DS型硫泡沫过滤机过滤再熔硫，则每天少排49吨清液，这49吨脱硫液经熔硫高温再回流，将多产生副盐Na2S2O3：（51.4-21.3）×49t/1.05＝1405kg，系统溶液总量1000m3，所以，采用DS型过滤机每天内将能使整个系统溶液中Na2S2O3浓度的增长减少1405/1000＝1.405g/L。另外，在大量熔硫釜回流液回至系统时，引起短时间内局部温度过高而副反应加快，副盐生成量大增。所以采用DS过滤机过滤后再熔硫副盐生成率**降低。

2.4  能使碱耗降低

近几年，无论是氮肥行业或焦化行业的脱硫，碱耗高的现象比比皆是。关于副盐的增长引起碱耗的升高及熔硫导致副盐增长的原因，大多数企业生产管理人员都有所了解。但是采用连续熔硫增加的碱耗到底有多大，几乎很少有人去关心，出现碱耗高的现象只是一味的从其它方面找原因，最后也是当举功甚微。在脱硫系统溶液中Na2S2O3不管是哪种反应而来的，其Na﹢唯一来源于Na2CO3，所以每生成1mol Na2S2O3最终要消耗掉1molNa2CO3，也就是每生成1kgNa2S2O3，要消耗掉0.67kgNa2CO3例如气量60000Nm3/h，入口H2S5000mg/Nm3的厂家，每天回收硫磺5.7吨，至少从熔硫釜排出51.3吨清液。清液中的Na2S2O3由21.3g/L升至51.4g/L，每天因连续熔硫导致副盐增长而增加的碱耗为：（51.4－21.3）×51.3t/1.05×0.67＝985kg。而使用DS型硫泡沫过滤机过滤后再熔硫其生成副盐而消耗的碱为：（51.4－21.3）×2.45t/1.05×0.67＝47kg，直接节约了碱耗938kg。对于一个气量60000Nm3/h，入口H2S 5000mg/Nm3的企业来说，每天节约938kgNa2CO3，其意义不言而喻。

2.5  DS型硫泡沫专用真空过滤机对盐类的过滤

使用该过滤机后可以**降低熔硫过程产生的副盐，不仅降低消耗，而且对环保有利。但是，系统溶液中，副盐是客观存在的，控制再好，也是会慢慢积累，DS型硫泡沫专用过滤机在使用中过滤后比过滤前副盐下降很多，从几个用户情况来看，夏季能降低20%－30%副盐，而冬季则能降低40%－50%。下面是山东一厂家的一组数据：

                               
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由此看来，部分副盐在过滤过程中在硫膏黏附下被带走，从而对溶液中的副盐有较好的过滤作用。而且该厂使用DS硫泡沫专用真空过滤机后溶液外排量由原来的80t/月减少20t/月，也证实了这一点。

2.6  DS型硫泡沫专用真空过滤机的运行成本低

该过滤机在运行中的能耗与其它过滤设备相比节省约90%以上。而相对于直接连续熔硫其能耗基本上只增加了一项微不足道的电耗。一般情况下，该过滤机每小时处理硫泡沫的量为0.6－1.2m3/m2·h。就拿上面提到的企业来说，气量60000Nm3/h，入口H2S5000mg/Nm3，我们可以选择一台DS－15型过滤机，其运行功率仅在9kw，包括清洗时间在内，我们就按每天16h运行时间算，其每天电耗费用：9kw×16×0.76（当地电价）＝109元，每天节约费用2000元左右。

3  DS型硫泡沫专用真空过滤机与其它过滤设备的性能比较

相比较而言，DS型硫泡沫专用真空过滤机在自动化程度、能耗、滤液清洁度、滤饼含水量、过滤速率上，均体现出明显的优势。DS型硫泡沫专用真空过滤机较其它形式过滤机性能比较如下：

3.1  与板框压滤机比较

在脱硫行业上虽未被广泛采用，但也有部分企业在用，其操作是间歇的，装合、过滤、卸渣、洗净为一个工作循环，尽管目前也实现了自动化控制，有的增加了自动拉板系统，曲张臂辅助卸渣系统，单杆水冲洗系统，翻板集液系统，PLC系统。但是用在硫泡沫过滤上，我们看到一个普遍问题：由于硫泡沫粘度大，滤料的粘连，需要人工协助卸料，而且滤布的清洗十分困难，需要人工清洗的问题也得不到真正解决，这就使其自动化程度大打折扣，劳动强度**增加。而DS型硫泡沫专用真空过滤机在真空力的作用下，自动吸料、干燥、卸料、反冲洗。使用一段时间后采用超声波和低浓度碱液混合清洗。整个过程全自动化连续进行，无需人工配合。在自动化控制程度上，DS型硫泡沫专用真空过滤机完全优于板框压滤机。

3.2  与转鼓离心机比较

在脱硫行业应用量要比板框压滤机少，离心机是借助惯性离心力的作用来分离，主要部件是装在垂直或水平轴上作高速旋转的转鼓，转鼓的侧壁上有许多小孔，转鼓内壁复一滤布。转鼓的旋转，产生离心力，使滤液由孔排出，硫膏截留在滤布上。转鼓转速越高，分离效率越高。因此，为了有较高的分离效率，需要有较大功率电机来带动。一台WG---1500刮刀卸料离心机的运行功率在25～30千瓦，而换成DS型硫泡沫专用真空过滤机选15㎡即可，其真空泵只需两个2.35千瓦电机，整机运行功率仅在9千瓦以内，所以，在电耗上DS型硫泡沫专用真空过滤机具有明显优势。

3.3  过滤介质的比较

板框压滤和离心过滤基本都是采用滤布，在过滤过程中，滤布的堵塞会影响生产率的提高，堵塞原因一方面是硫颗粒的机械性堵塞，二是化学反应生成的碳酸盐和硫酸盐堆积于滤布的绒头上。清洗或更换起来劳动量较大。而且，滤布中的滤孔容易变形。DS型硫泡沫专用真空过滤机采用的是陶瓷滤板。内部结构为梯度形。过滤阻力小，强度高，不变形，微孔孔径小，材质具有亲水性，在过滤过程中，水和亲水的陶瓷间产生表面张力，这就产生毛细效应使微孔内始终充满液体，当抽吸真空时，滤液通过微孔，而空气和硫颗粒却不能通过，保证无真空损失的原理，极大降低了能耗和物料水份，滤液固形物含量也更低。

3.4  过滤效果的比较

综合很多厂家情况，在工况条件正常情况下，板框压滤机和离心机过滤后滤饼含水量30～40％，滤液固形物含量50ppm；而DS型硫泡沫专用真空过滤机过滤后滤饼含水量30％以内，滤液固形物含量达到30 ppm以内。

3.5  处理量的比较

从过滤速率上看，DS型硫泡沫专用真空过滤机也远远超过板框压滤机和离心机，DS型硫泡沫专用真空过滤机硫泡沫处理量为0.6～1.2 m3／m2·h；板框压滤机仅为0.4～0.5 m3／m2·h。离心机的分离效率是由转鼓直径和转速来决定的，转鼓的直径越大，效率越高，但是应力就越大，坚固程度难以保证；转速增加，分离效率越高，但不仅有一定限度，还导致电耗增加。所以生产规模较大的企业，系统如果选择DS型硫泡沫过滤机可以一台，而选用离心机就需两台或更多。

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