吸收器在濕式氧化法脫硫工藝中占有十分重要的地位，是該工藝中關鍵設備，吸收器的效率不僅直接顯現(xiàn)到產(chǎn)品凈化度，也涉及到能耗高低。付產(chǎn)品的生成量等主要的化工生產(chǎn)指標，因此伴隨著濕式氧化法脫硫工藝的發(fā)展，吸收器也一直是該領域中非常活躍的研究課題。

1濕式氧化法脫硫工藝中脫除H2S反應的特點

用濕式氧化法工藝脫除H2S時和胺法有顯著的差別，因此工藝設計和吸收器的選型上呈現(xiàn)不同要求。在胺法中，H2S在液相中與醇胺的反應為質(zhì)子反應，可按瞬時間可逆反應處理，依據(jù)這種反應機理，為了達到凈化氣質(zhì)量要求，吸收塔要選用氣液逆流設計。而在濕式氧化法脫硫工藝中，雖然堿液吸收H2S的過程和胺液相類似，但吸收H2S后產(chǎn)生的HS-被氧化為元素硫的反應打破了吸收平衡。從而使總的反應，即物理吸收和化學反應成為不可逆的。這一原理不僅使之可以獲得比胺法更好的H2S凈化度，而且提供了設計氣液并流吸收器的可能性，為當今高效強化傳質(zhì)設備的應用，創(chuàng)造了一個平臺，而這些強化設備的應用會使該工藝的面貌煥然一新，能耗和投資將大幅降低。

濕式氧化法脫硫工藝中，脫除H2S時吸收過程可以分為H2S吸收和HS-的氧化，前者的吸收時間是一個快速的過程，也可以說是瞬時的，在sufint法的報導中吸收H2S的時間在0.05秒內(nèi)95%H2S吸收，而超重力反應器中氣體在反應器中停留時間<1秒，而后者是一個慢反應。隨著吸收液的不同，析硫時在15min～40min這種巨大的時間差為吸收器的設計提供了足夠的思維空間。

當今用濕式氧化法處理的氣體中無論是水煤氣，天然氣還是焦爐氣均含有一定量的CO2，尤其是供尿素合成用的CO2，幾乎全部為CO2，CO2存在會產(chǎn)生CO2和H2S的共吸收。溶液吸收CO2會引起溶液的PH值的波動，副產(chǎn)品增加，這是吸收器設計必須考慮的問題。

2現(xiàn)有吸收器的概況

2.1國內(nèi)運用的吸收器

國內(nèi)絕大多數(shù)濕式氧化法工藝裝置均在常壓下運行，采用吸收器的型式一般常見的有填料塔、噴淋塔、旋流板塔、噴旋塔等。在壓力下操作的吸收器型式也很多，除上述塔型外，還有復合塔。這些塔型的設計均依據(jù)是通用的吸收塔理論設計的，吸收溶和被凈化的氣體體呈逆流運行，氣體在吸收器中的停留時間要幾十秒，邊吸收邊進行析硫反應，析出硫和其它雜質(zhì)易沉淀在填料或塔板。多數(shù)的吸收塔往往會出現(xiàn)堵塔現(xiàn)象，這是目前使用廠家普遍出現(xiàn)要求解決的難題。

也有少數(shù)廠家用噴射塔，實現(xiàn)了氣液并流式吸收的過程，由于設備強化過程設計達不到要求，單級脫硫效率不高(70%左右)，不能得到大量推廣。

最近幾年國內(nèi)已將超重力吸收器應用于濕式氧化法脫硫工藝中，已有四臺設備運行了幾年，其中兩臺用于從焦爐煤氣的粗脫硫，兩臺用于低溫甲醇洗脫硫脫碳工藝中吸收尾氣中除去H2S。下面實例是中北大學的山西省超重力化工工程技術研究中心為山西某集團合成氨廠設計的超重力吸收器的運行數(shù)據(jù)：

①原料氣組分：V01%

CO2CnHmH2SΣ

98.97%0.350.68100.00

單臺氣量(Nm3/h)21000Nm3/n

②系統(tǒng)運行溫度～32℃，液氣比～10L/m3，超重力因子>106.2，溶液中Na2CO3濃度～12g/L，酞菁鈷濃度15PPm時，出口氣體中H2S含量<50mg/m3。

③運行中脫硫率≥99%時，進出口CO2濃度的變化<0.5%。

超重力吸收器對H2S的選擇性>98.5%。

目前超重力吸收器單臺能力不算大，操作在常壓下進行。開發(fā)能力大，可在加壓下進行的超重力吸收器是今后的努力方向。

2.2國外運用的吸收器

國外吸收器的開發(fā)應用有許多家，現(xiàn)就具有代表性且已在工業(yè)上成功應用的幾家進行介紹：

①美國ARI技術公司開發(fā)的LO—Cat雙塔流程已有40多年的歷史，有幾十套工業(yè)化裝置，其流程如圖1所示。

從圖中可以看出，設計中根據(jù)濕式氧化法脫硫工藝中吸收反應的非平衡性質(zhì)和堿收吸H2S為快速反應特點，選用了并流吸收的文丘里吸收和鼓泡塔相結合的設備組合。這樣設備規(guī)格變小，減少了投資。由于H2S快速反應，縮短了氣液接觸時間，CO2的吸收量也自然減少。

該法溶液為含絡合鐵的Na2CO3—NaHCO3體系，總鐵含量～500mg/L，按此值計算，其理論硫溶為0.14g/L。

由美國shell石汕和dow化學公司聯(lián)合的Sulferox法，溶液中鐵含量高達4%，鐵含量是LO—Cat的80倍，理論硫容11.5g/L。高硫容獲得循環(huán)量低和設備尺寸小等優(yōu)勢;這對于處理具有較高壓力的天然氣是有利的，而同時帶來設備易堵塞和溶液機械損失高等問題。它用在一個處理CO2強化采油伴生氣脫硫中試裝置中，為了解決硫黃堵塞的問題，采用了上流的并流管式反應器，氣液接觸時間～1S，解決了堵塞的問題(國內(nèi)并流管式反應器已開發(fā)成功，用硝銨生產(chǎn)中)。

②上世紀70年代由奧地利IntegralEngineering開發(fā)了Sulfint法，其流程如圖2。據(jù)介紹它也是一種鐵法工藝，吸收器是用文丘里管，溶液吸收和轉(zhuǎn)化的H2S的速度，在0.05S內(nèi)即有95%的H2S轉(zhuǎn)化，每kgH2S需要溶液量1.5～10m3間，硫容為0.1～0.67g/L。

③前不久由法國LGI和IFP聯(lián)合開發(fā)的SulfintHP新工藝已在一套中試裝置中運行6000小時以上，其流程如圖

新工藝中選用的吸收器是帶有靜態(tài)混合器吸收塔，可以避免硫黃在吸收塔中沉積。

初步的試驗結果在8Mpa，25℃，2000m3/n、H2S含量(15～5000)×10-6PPm條件下，H2S的轉(zhuǎn)化率為>99%，凈化氣中H2S含量<1PPm

從上面的國內(nèi)外使用吸收器的類型中可以看，總體上國內(nèi)講吸收器的結構同國外相比還是有一定的差距的。但是新的吸收器的開發(fā)和應用也開始嶄露頭角。諸如超重力吸收器，高壓管式吸收器等已邁向工業(yè)化。相信再過幾年濕式氧化法脫硫工藝中的吸收器會有一個大的變革。

3結語

“高度決定視野，角度改變觀念”，縱觀當代世界化工領域日新月異的變化，減小設備尺寸，降低能耗和減少廢料的生成是共同追求的目標，也是當代原子經(jīng)濟學所要達到的宗旨，一個綠色化學與化工時代就要到來。而從變革的角度看，用化工過程強化理論改造現(xiàn)有的濕式氧化法脫硫工藝是該領域的開拓方向，實現(xiàn)大型塔器的小型化，功能化是吸收器當前發(fā)展的方向。

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