目前絕大多數(shù)濕法脫硫塔基本都采用填料塔，填料塔以其氣液傳質(zhì)面積大、脫硫效率高而被得到認可，在行業(yè)內(nèi)廣為應(yīng)用。但近幾年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，改燒高硫煤以及后工序生產(chǎn)的需要，企業(yè)對脫硫要求也越來越嚴格，填料塔暴露出的弊病日見突出。比如，塔徑越做越大，溶液循環(huán)量越來越高，而凈化度卻不盡人意，很難完全滿足生產(chǎn)需要。這主要是塔徑大，氣液不易分布均勻所形成的。再是脫硫塔因堵塔而阻力增大更是行業(yè)內(nèi)比較普遍的現(xiàn)象。雖然隨著催化劑技術(shù)的發(fā)展，許多新型脫硫催化劑已經(jīng)具備清塔洗塔的能力(如888脫硫催化劑)，而使堵塔現(xiàn)象得以緩解。降低貧液中懸浮硫含量無疑是從根本上抑制和消除硫堵的有效措施，但由于脫硫過程析硫速度快，在脫硫塔內(nèi)即有單質(zhì)硫析出，因此要解決脫硫塔堵塔的問題還得從脫硫塔的改造上入手。下面筆者根據(jù)多年從事脫硫技術(shù)服務(wù)的經(jīng)驗談幾點個人體會，拋磚引玉，希望對讀者有所裨益。

 

　　1 關(guān)于脫硫塔的設(shè)計

 

　　對于脫硫塔的設(shè)計，其直徑大小和高度不能只根據(jù)氣速和氣量簡單的確定。操作氣速的確定，至少要根據(jù)液體質(zhì)量流速(L，kg/h)、氣體質(zhì)量流速(G，kg/h)、氣體密度(ρg，kg/m3)、液體密度(ρL，kg/m3)這四要素，求解出泛點速度(W0，m/s)后，再確定操作氣速。一般操作氣速操作氣速為液泛點速度的20%～30%。然后根據(jù)操作狀態(tài)下的每小時處理氣體量就可算出塔徑。至于塔的高度計算，如果是填料塔的話，首先要將所需的填料總高度算出來。計算所需的填料總高度，也是要根據(jù)吸收過程傳質(zhì)系數(shù)、吸收過程平均推動力、傳質(zhì)所需總面積、所選擇填料的比表面面積等四個要素來確定塔的填料高度。確定了塔徑和填料高度的數(shù)據(jù)，這僅僅是填料塔設(shè)計的最基本的東西，更要縝密考慮的是填料塔的內(nèi)件整體的設(shè)計。對此，有經(jīng)驗有能力的廠可自行設(shè)計，反之，請有經(jīng)驗的設(shè)計單位或?qū)趩挝粊碓O(shè)計比較妥當。填料塔主要工藝參數(shù)為：

 

　　操作氣速：0.5 m/s～0.9m/s(常壓)，0.08 m/s～0.2m/s(加壓)

 

　　液氣比：常壓≥12L/m3，加壓 ≥5L/m3

 

　　塔內(nèi)噴淋密度：35～50m3/m2˙h

 

　　2 填料的選擇

 

　　在填料的選擇上，脫硫塔內(nèi)必須保持足夠的傳質(zhì)面積。我們知道，比表面積大的填料往往容易堵塔，而比表面積小的填料則因傳質(zhì)面積不高從而造成脫硫效率降低，但相對來講不易堵塔。因此，選擇填料時應(yīng)充分兼顧考慮填料尺寸大小及表面積。在既定的塔徑條件下，選擇在同一填料尺寸下具有較大比表面積的填料，而在滿足脫硫任務(wù)所要求的吸收表面積時，可選擇尺寸較大的填料。填料一般以三段裝填為好，每段填料高度5 m～6m，填料總高15 m～18m，段間設(shè)氣液再分布器，填料以散裝聚丙烯Φ50mm～Φ70mm為主，下段宜裝大規(guī)格填料以防堵塔。對于脫硫系統(tǒng)，因為影響堵塔的因素復(fù)雜、多變，故選用規(guī)整填料應(yīng)慎重。

 

　　3 液體分布器與氣液再分布器的選擇與安裝

 

　　一般使用的液體分布器塔頂部多采用孔管式的液體分布器，而在塔中則是槽盤式液體分布器，值得注意的是在填料之間應(yīng)有槽盤式氣液再分布器。分布器在設(shè)計上，分布管的孔徑不宜太小，太小容易堵塞。如果堵塞孔數(shù)多了，一方面造成液體分布不均勻，另一方面泵的流量會下降。分布器在安裝上水平度很重要，否則液體分布不均勻，易產(chǎn)生壁流，引起“干區(qū)效應(yīng)”，不僅脫硫效率會大幅下降，時間久了塔的阻力也會隨之增加。要達到液體分布器的水平度要求，要從分布器的制造和安裝上把好關(guān)。對于液體分布器與氣液再分布器的選擇，最好找專業(yè)設(shè)計設(shè)制造廠家來做較為妥當些。

 

    4 采用噴淋段與填料段復(fù)式組合的脫硫塔

 

　　對于單塔配置的企業(yè)，可將下段填料扒出改為噴淋段，上兩段填料保持不動。這樣噴淋段既具有較高的脫硫效率，又起到降溫除塵的效果，同時減輕了填料段的負荷，有效的防止了堵塔。對于雙塔或多塔配置的企業(yè)，可將前邊的填料塔改為噴淋空塔，作為預(yù)脫硫塔。顯然，要想保證噴淋空塔的脫硫效果，噴頭的優(yōu)劣無疑是最為關(guān)鍵的因素。許多企業(yè)的預(yù)脫塔大都采用用于洗氣、降溫的噴頭，由于噴頭霧化效果差，氣液接觸不徹底，使預(yù)脫硫塔不能更好地發(fā)揮作用。因此，我公司氣體凈化設(shè)計研究中心通過模擬實驗，總結(jié)行業(yè)內(nèi)諸多噴頭的不足，經(jīng)過反復(fù)模擬實驗與改造，最終研制開發(fā)了DSP型系列高效霧化噴頭�？蓪⒚摿蜇氁红F化成高強度、高密度且有極大的球形表面，呈接近液化的“氣態(tài)”。噴淋空塔設(shè)計參數(shù)：工藝氣體線速 0.8 m/s～1.2m/s；液氣比值：10L/Nm3；有效的接觸時間：10S～15S。故高效霧化噴頭能較好的滿足在脫硫塔內(nèi)氣液兩相傳質(zhì)界面大、傳質(zhì)動能大、傳質(zhì)時間短的傳質(zhì)三要素。

 

　　在保證高效霧化噴頭的前提下，對于使用高硫煤的企業(yè)，在首級脫硫中優(yōu)先考慮使用噴淋空塔技術(shù)，不僅能滿足生產(chǎn)工藝所要求的脫硫效率，而且較好的解決了填料塔的堵塔弊病，從而為脫硫方法的選擇拓寬了路子，不失為脫硫行業(yè)一個有益的探索和嘗試。

　　近兩年來，我公司已為廣西柳州、內(nèi)蒙烏海和包頭、山東淄博、河南平頂山、山東平度、江西氨廠等多家企業(yè)設(shè)計改造了脫硫塔，有的正在設(shè)計中，有的已投入生產(chǎn)運行并取得了較令人滿意的效果。

 

    塔系統(tǒng)壓力降及其它情況如下：

 

　　羅茨風機出口壓力：430mmHg

 

　　壓縮機一入壓力：425 mmHg，壓力降430-425=5mmHg(上述壓力降，至2009年5月初基本沒變化)

 

　　應(yīng)用實例2：山東煙臺萬華集團有限公司利用2008年7月大修，在填料塔前增設(shè)了噴淋空塔。大修開車后，為保證系統(tǒng)正常運行，噴淋空塔和填料塔串聯(lián)運行半個月后，通過脫硫塔液量的調(diào)整，分析填料塔出口H2S含量為零。于是停掉較容易堵塞的填料塔，只使用噴淋空塔單塔運行至今，分析出口硫均正常，無超指標現(xiàn)象。

 

　　5 對于加壓脫硫塔(變換氣脫硫塔)的改造，采用無填料塔技術(shù)，可從根本上解決塔堵問題

 

　　我們知道，雖然半脫和變脫脫除H2S的反應(yīng)機理是一樣的，但壓力不同，氣體組分不一樣，特別是CO2含量差別較大(變換氣CO2含量為28%左右而半水煤氣中CO2的含量僅為8%左右)。而在加壓條件下CO2的溶解度將增大，溶液中CO2的濃度當然也會隨之升高。因此由于CO2的存在使脫硫液選擇性吸收H2S受到很大的影響，基于CO2和H2S在堿液中的吸收特性，我們在變脫中就要選擇高空速，短接觸時間來選擇性吸收H2S。而現(xiàn)行的變換氣脫硫塔，大多套用半脫塔的設(shè)計，沒有從根本上解決氣體中CO2對變脫系統(tǒng)運行產(chǎn)生的干擾。從東獅脫硫技術(shù)協(xié)作網(wǎng)所收集的資料來看，變脫比半脫堵塔幾率要高，變脫壓力等級越高，堵塔機率就越大。

 

　　基于此，我公司氣體凈化技術(shù)研究中心的技術(shù)人員根據(jù)多年的脫硫技術(shù)經(jīng)驗，經(jīng)過多次試驗，終于推出了QYD型氣液傳質(zhì)裝置。該裝置是集傳統(tǒng)的諸多塔內(nèi)件的優(yōu)點于一身，更加強化氣液傳質(zhì)過程，它充分利用了脫硫反應(yīng)機理---H2S和堿溶液快速的化學反應(yīng)的原理，采用氣液直接接觸，并依據(jù)H2S含量高低設(shè)置特殊的氣液接觸裝置、氣泡再布裝置，使氣液之間動態(tài)接觸，湍動傳質(zhì)。這不僅大大增加了氣液接觸面積，使氣體在極短的時間內(nèi)與液體充分混合接觸，提高了氣體的凈化度，而且以此傳質(zhì)裝置取代填料，從而解決了行業(yè)脫硫多年來懸而未決的問題，即硫塔堵塔問題。另外，由于氣液接觸時間大大縮短，使脫硫原料氣中CO2對堿溶液吸收的影響將得到很大的改善，溶液中NaHCO3的生成率也將大幅度降低，從而提高了貧液質(zhì)量，促進溶液循吸收能力。該氣液傳質(zhì)裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，操作彈性大，塔阻力降低，且投資小，見效快。不僅適應(yīng)于舊脫硫塔改造，更適用于新塔設(shè)計。該技術(shù)已獲得了國家專利。2008年年底，全國化工合成氨設(shè)計技術(shù)中心站組織業(yè)內(nèi)專家在使用現(xiàn)場進行過評審，專家們對該氣液傳質(zhì)裝置給予了充分肯定和很高的評價。

 

　　該氣液傳質(zhì)裝置自2007年11月份在山東寧陽飛達化工有限公司使用以來，其理想的脫硫效率、顯著的節(jié)能效果、簡便的操作維修以及最佳的投入產(chǎn)出比都得到了行業(yè)界的普遍關(guān)注。近年來先后在山東、河南、安徽、山西、河北、湖北、江西等數(shù)十家化肥行業(yè)得到成功應(yīng)用。

 

　　應(yīng)用實例1：河北河間瀛州化工有限公司于2008年10月利用年度停車檢修機會，將操作壓力為0.8MPa的￠3800的變脫塔進行了改造，采用QYD型氣液傳質(zhì)裝置，取消塔內(nèi)填料。改造后運行數(shù)據(jù)見表5-1。

 

    淺談濕法脫硫塔的技術(shù)改造

 

　　在運行QYD內(nèi)件的半年多的時間里，變脫系統(tǒng)一直在低堿度和低催化劑濃度下運行，運行費用明顯降低，同時，對溶液的循環(huán)量也進行了摸索和調(diào)整，電耗大幅下降，工藝得到進一步優(yōu)化。

 

　　應(yīng)用實例2：河南開封晉開化工有限公司分別于08年7月和09年7月將兩臺并聯(lián)運行的操作壓力為2.0MPa的￠2800的變脫塔進行了改造，均采用了QYD型氣液傳質(zhì)裝置，取消塔內(nèi)填料。

 

　　6結(jié)束語

 

　　通過對數(shù)十多家化工企業(yè)的脫硫塔改造，大都收到了較好的效果。但也有個別廠家效果不佳，這主要是由于各個化工企業(yè)的加壓脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)負荷及其設(shè)備的置配均不一樣。我們知道，脫硫本身就是個系統(tǒng)工程，吸收再生和硫回收是脫硫系統(tǒng)三個不可缺的三要素，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將都會影響到氣體的凈化度，所以要想開好脫硫系統(tǒng)，還需要有設(shè)計合理的再生和硫回收系統(tǒng)與之配套，還需要行之有效的工藝操作規(guī)程來規(guī)范操作，還需要強有力的工藝操作管理方案來加強管理，只有這樣，脫硫系統(tǒng)才能開得更好。

 

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