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1、无填料塔技术在变换气脱硫中的开发和应用 王长宝 ( 长春东狮科贸实业有限公司) 1 前言 目前绝大多数湿法脱硫的变脱塔基本采用填料塔，填料塔以其气液传质面积大、脱硫效率高而被得 到认可，在行业内广为应用。但近几年来，随着企业生产规模的不断扩大，改烧高硫煤以及后工序生产的 需要，企业对脱硫要求也越来越严格，填料塔暴露出的弊病日益突出，塔径越做越大，溶液循环量越来越 高，而净化度却不尽人意，很难完全满足生产需要。这主要是塔径尢气液难分布均匀所形成的。而堵塔 问题，更是脱硫行业的较普遍问题。从长春东狮科贸实业有限公司的脱硫技术协作网所收集的资料来 看，变脱比半脱堵塔的几率要高，而且，变脱压力等级越高
2、，堵塔几率就越大。基于此，长春东狮科贸实业 有限公司净化技术研究中心。根据多年的研究、探讨、分析，并为厂家的塔内件进行多次调整和改造。久 之，便形成一套成熟的经验，最终推出适合脱硫这一特殊介质的塔内件结构Q Y D 型加压复合气液 传质装置。简称无填料塔。 2 技术简介 该装置是集传统的诸多塔内件的优点于一身，更加强化气液传质过程，它充分利用了脱硫反应机 理川2 s 和碱溶液快速的化学反应的原理，采用气液直接接触，并依据H 2 s 含量高低设置特殊的气液 接触装置、气泡再布装置，使气液之间动态接触，湍动传质。这不仅大大增加了气液接触面积，使气体在 极短的时间内与液体充分混台接触，极大的提高了气
3、体的净化度，而且以此传质装置取代填料，从而彻 底解决了行业脱硫多年来悬而未决的问题一脱硫塔堵塔问题。另外，由于气液接触时间大大缩短，使 脱硫原料气中C O ：对碱溶液吸收的影响将得到极大的改善，溶液中N a H C O ，的生成率也将大大降低，从 而提高了贫液质量，促进溶液循吸收能力，因此，溶液循环量可降低5 0 6 0 ，节能效果明显。该装置由气 体分布装置、气泡再布装置、降液管以及组装以后形成的持液段等四个部分组成。在塔内可分多层组装 ( 一般为三到四层，可依据气体中硫化氢含量高低来确定使用层数) 。该内件结构简单，安装简便，操作弹 性大，塔阻力降低，且投资小，见效快。不仅适应于旧脱硫塔改
4、造，更适用于新塔设计。 该装置实施方式有两种：一种是新塔设计，另一种是旧塔改造。该装置在旧塔改造时。极为便利，在 原装置不动的情况下，只把原塔填料扒出，再把本装置安装在原填料支撑装置上即可，不改变原任何内 外部结构。安装极为简便，投资又少，且操作与填料塔相同，以后检修也更为方便。 3 工业化应用取得成功 3 1 在山东宁阳飞达化工变换气脱硫中的应用 3 1 1 基本情况 山东宁阳飞达化工科技有限公司，是在3 0 0 0 吨合成氨，年能力的基础上经过多年的工艺设备技 术挖潜改造，目前已具备1 1 万吨合成氨醇，年能力，企业效益大幅度提高。该厂变换采用中串低流程， 变换气流量约5 0 0 0 0
5、m 3 h ，变脱采用纯碱为吸收剂，8 8 8 为催化剂。变换后的气体经塔前气水分离器分离 出液滴后，气体进入变脱塔，在变脱塔内与脱硫液逆流接触，吸收气体中的硫化氢，使变换气得到进一步 净化后，从变脱塔顶部出来，进入塔后气水分离器后，气体返回压缩机三人。吸收硫化氢后的溶液( 此时 称之为富液) ，利用塔内的压力( 0 8 M P a ) ，由变脱塔底部经闪蒸槽和喷射器进入两个并联的再生槽，进行 硫泡沫的浮选和8 8 8 催化剂再生。之后，进入贫液槽，再由贫液泵送至变脱塔，再生槽浮选出的硫泡沫进 入硫泡沫槽，硫泡沫被送往熔硫釜做成硫磺块出售。 1 0 0 3 1 2 主要设备参数 变脱塔：谚3
6、0 0 0 2 9 9 8 2 ，共装t5 0 海尔环散装填料三层，填料每层高6 米，共一台。 再生槽： 13 5 0 0 7 0 0 0 两台并联，各六只喷射器，正常各开三只。 闪蒸槽：口2 4 0 0 1 0 9 3 3 ，V 液- - 4 1 9m 3 ，共一台 贫液槽：口4 0 0 0 5 0 0 0 共一台 贫液泵：Q = 2 8 8m 。h = 1 2 9 米，共两台，正常开一备一。不正常时间断开两台 3 1 3 应用效果 ( 1 ) 脱硫效率：改造前，变换气脱硫后气体中H 2 S 含量一般在2 0 m g m 3 左右，改造后，始终稳定在1 0 n - g m 3 以下。而且，操
7、作弹性大，在检修再生系统时，短时间内不会影响后工序H 2 s 工艺指标。如2 0 0 8 年 1 月2 1 日检修再生系统时，脱硫泵停运六小时之多，出口H 仍能保证在1 0m g m 3 以下。2 0 0 8 年2 月 2 0 日6 ：0 0 1 3 ：0 0 变换气H 超指标 3 5 0 m m s8 小时，最高9 8 6m g m s ，变换气脱硫后H 2 S 只有1 0 ：0 0 超 标3 0 分钟为3 1m 西m 3 。其余时间均在1 0m g r n 3 左右。具体情况见表一。 表一宁阳飞达化工变脱塔改造前后运行效果对比表 时间 变脱前H S ( m g m 3 )变脱后H ( m
8、咖】)脱硫效率C ) 0 7 0 7 1 2 0 2 8 90 0 2 49 1 7 改 0 7 0 7 2 20 2 5 50 0 2 09 2 2 造0 7 0 8 0 80 2 5 5O 0 2 I9 1 8 前 0 7 0 8 2 00 2 0 40 0 2 48 8 2 0 7 1 0 0 6O 3 60 0 1 99 4 7 0 7 11 1 5O 2 6 20 0 0 8 59 6 8 改 0 8 0 1 1 7O 3 0 6O 0 0 8 59 7 2 造 0 8 0 1 2 20 2 5 50 0 1 0 9 6 1 后 0 8 0 2 0 50 2 8 90 0 1 09
9、6 5 0 8 0 2 2 0 O 5 l0 0 1 l9 7 8 ( 2 ) 溶液循环量：2 0 0m 3 h 左右的溶液循环量就能满足生产需要。改造前2 台2 8 8 m 3 h 脱硫泵运行， 循环量5 6 0 m S h ，改造后脱硫泵一开一备。 ( 3 ) 经济效益：节电效果明显。仅节电一项，改造前2 台泵运行，单机功率1 8 0 K w 。每小时电耗 3 6 0 K w h ，改造后只开一台。 日节电( 3 6 0 1 3 0 ) 2 4 = 5 5 2 0 K w h 年节电5 5 2 0 3 3 0 = 1 8 2 1 6 0 0 K w h 剔除因系统阻力小，压缩机节电因素，单
10、脱硫泵一项节电直接经济效益6 4 万元。 3 2 在河南开封晋开化工有限责任公司2 1M P a 变脱塔中的应用。 3 2 1 基本情况 河南开封晋开化工有限公司是2 0 0 4 年5 月由山西晋城煤业集团与开封市国资委共同投资组建的 化工企业。现已形成3 6 万吨合成氨生产能力，共两套系统，其中新系统为“1 8 3 0 ”配置，老系统通过近几 年对设备挖潜改造，现已达到1 5 万吨合成氨能力。变换采用全低变工艺。变脱压力为2 1 M P a 变换气流 量为8 0 0 0 0 m ，两台口2 8 0 0 变脱塔并联运行，共用一台再生槽。以纯碱为吸收剂，栲胶加矾为催化剂。 该系统运行一段时间后，
11、就会因变脱阻力上涨而成为制约生产的瓶颈。通过技术协商，该公司决定在老 系统1 变脱塔采用东狮科贸实业公司的Q Y D 型加压复合气液传质内件。 其设计参数为： 变换气流量：4 5 0 0 0m 弧 进1 2 1H 2 s ：1 5 0 - 2 0 0m g m 3 1 0 1 出口H 茹：1 0 m g m 3 _ 2 2 主要设备参数 变脱塔：谚2 8 2 0 0 2 2 3 0 0 ，两台并联，各装两段填料 再生槽：口6 0 0 0 8 0 0 0 一台 贫液槽：谚5 0 0 0 5 0 0 0 一台 贫液泵：谚= 2 8 8 m 共三台，扬程2 5 8 m 电机功率3 5 5 L w 3
12、 2 3 应用效果 1 变脱塔改造于2 0 0 8 年6 月2 9 日投入运行，经过二个多月的观察，改造后效果显著。达到设计要 求。 ( 1 ) 脱硫效率：改造前出1 ：3H 2 s 在8 m g m 3 ，改造后，在进I ：11 5 0 m g m 3 的情况下，出口始终在3 m g m 以下，最低0 6 9m g m 3 ，具体情况见表二。 表二河南晋开化工变脱塔改造前后运行效果对比表： 变换气流量变脱前H z S变脱后H 参脱硫效率塔阻 时间 ( m )( m 咖，( m g m 3 )( ) ( M P a ) 0 8 5 14 4 0 0 01 0 2 6 89 3 3O 0 2 7
13、 改 0 8 5 2 4 4 0 0 08 5 6 99 1 80 0 2 6 造 前 0 8 5 34 2 0 0 09 85 69 4 2 0 0 2 6 0 8 5 4 4 2 0 0 0 1 2 28 59 30 0 2 8 0 8 6 3 04 0 0 0 01 5 00 9 89 9 3 O 0 2 2 改 0 8 7 14 0 0 0 0 1 1 52 3 79 80 0 2 0 造 0 8 7 2 4 l ，舢 1 2 20 6 99 9 4 O 0 2 9 后 0 8 7 34 4 0 0 0 1 1 21 6 89 8 50 0 1 9 ( 2 ) 溶液循环量降低，节能效果
14、显著。改造前系统时常开两台贫液泵来维持生产。改造后，两台变脱 塔开一台贫液泵就能满足生产。 ( 3 ) 经济效益：仅从节电一项来计， 日节电：3 5 5X2 4 = 8 5 2 0K w h 年节电：8 5 2 0 3 3 0 = 2 8 11 6 0 0K w h 全年节电效益为：2 8 1 1 6 0 0 K w h O 3 5 元，K w h = 9 8 万元 3 3 在山东海化盛兴化工0 8 M P a 变脱塔中的应用 3 3 1 基本情况 山东海化盛兴化工有限公司隶属于山东海化股份有限公司，公司经过近几年的扩产增效，现年产氨 醇达1 3 万吨。变换气脱硫为两套系统，压力为0 8 M
15、P a ，共用一套再生系统，以纯碱为吸收剂，P D S 一6 0 0 为催化剂，1 系统变换气流量为3 6 0 0 0m 弧。2 系统变换气流量为4 2 0 0 0m 3 h ，变脱后H 2 s 在1 5 2 0 m e l m ，基本能满足生产需要。但溶液循环量大，每套系统循环量为2 8 6m 3 , h ，造成电耗偏高，且没有备用 泵，一旦停泵检修，就会造成变脱后H 2 S 严重超指标，给生产带来影响。基于此，该公司经过考察。决定在 两套变脱塔中均采用Q Y D 型复合型气液传质内件的无填料塔。 3 3 2 设备基本参数 1 。变脱塔：口2 6 0 0 2 4 9 0 0 两段填料共1 2
16、 米一台 2 变脱塔：口2 4 0 0 2 9 1 0 0 两段填料共1 7 米一台 再生槽： 谚7 0 0 0 9 0 0 0 一台 贫液槽：t5 0 0 0 6 0 0 0 一台 贫液泵：1 6 0 m 3 h 和1 0 8 m 3 h 泵各两台 3 3 3 应用效果 该公司于2 0 0 8 年5 月份利用大修机会对变脱系统进行了改造，两台变脱塔分别安装三层Q Y D 型 复合型传质内件，六月份运行至今较稳定，效果显著。 ( I ) 脱硫效率：改造前变脱后H 2 S 在1 5 - 2 0 m d n ：，改造后变脱系统进口H 2 S 在1 7 0 2 0 0 m g m 3 情况 下，出口在
