脱硫设备改造应用(总结)—— 喷淋空塔与填料脱硫塔复式组合的

  原标题:脱硫设备改造应用(总结)—— 喷淋空塔与填料脱硫塔复式组合的合理性

  填料型脱硫塔在正常运行中,其填料段渐进式的堵塞,是很难避免的物理现象。由此引发的塔阻力增长,脱硫净化度下降,物料损耗增多,硫磺回收量减少等异常,一直困扰着湿式氧化法脱硫工艺的正常运行,严重的堵塔还会造成塔的拦液及带液,甚至殃及系统的正常负荷。

  因此,脱硫塔阻力变化的状况,始终是企业管理层及业内相关人员关注的焦点。若将单一式填料塔的一级脱硫,分解为喷淋空塔与填料塔复式组合的二级脱硫,并相应的减少填料塔的填料,以减轻填料塔的脱硫负荷,提高进塔气体的净化度,降低填料段堵塞的几率,延缓堵塔的过程,保持塔系统在较低阻力的状况下,脱硫生产长周期的良性运行。

  此外,上述的复式组合,更适合配置在烧高硫煤或劣质煤的半水煤气脱硫系统,也可保持塔系阻力较低且稳定的状况下,较好的满足高负荷生产脱除硫化物净化度的工艺要求。

  建立在酸碱中和吸收及氧化还原理论基础上的湿式氧化法脱硫。其工业化生产的工艺过程,是较为复杂的系统工程。除选择合适的工艺条件,选择适用的高效催化剂,规范并强化工艺管理外,工艺设备的配置,特别是主要工艺设备的合理配置,对保持系统的稳定,提高脱硫效率,降低生产成本是十分关键的。

  工艺气体中的弱酸性的H2S、HCN、COS、CS2、CO2等,在合适的条件下自行扩散,突破气膜穿透液膜,由气相主体转入液相主体,并溶解,其气相分压随之下降,而液相中的分压则相应的上升,随之是疾速的酸碱中和反应。

  由于脱硫贫液中的溶解O2、夹带O2、以及工业气体中所含有的O2,下述的氧化反应也伴随着在脱硫塔内进行。

  (1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、反应的生成物,随之被氧化而含量的减少,使其反应式保持常态的失衡,工艺气体中参与反应的H2S 等,方可持续的从气相主体转入液相主体,脱硫生产才得以连续进行,上述气相转入液相的过程,均遵循双膜理论,可见,传质控制过程。唯有强化气液二相的传质过程,提高传质效率,才是搞好脱硫生产的根本。

  因此,要满足脱除工艺气体中硫化物的净化度要求,脱硫塔就必须满足气液二相的传质过程,有足够大的界面,足够长的时间,足够强的态势,以增加参与反应的气体在脱硫溶液中的溶解度,使之快速、大量、持续的由气相主体转入液相主体。通常,上述的“三足够”也称传质的三要素。

  A、填料型脱硫塔,是普遍应用的塔型,又分规整填料型、散装填料型、规整和散装混合型。其塔体较大,结构也较复杂。

  脱硫贫液从塔的上部进入,经分布器淋降而下,也有的由宝塔型喷头,似大雨直接淋降在填料的表面,与从塔下部进入的工艺气体逆向流动,在填料的空间形成旋流、涡流,在填料的表面形成液膜式的撞击式接触。由于填料截面需要保持足够的喷淋密度,增强对填料段的冲刷力度,以防填料段形成“半干区或干区”,而增加塔的阻力。以防气液在填料段形成偏流,气液分布不均匀,而影响脱硫效率,因此,需要较多的液量,液气的比值大,脱硫液利用率低,造成能耗高,物料损耗多。

  特制的高功能喷头,在塔的中上部将脱硫贫液强力高密度雾化,形成大量的微颗粒球体。与从塔下部进入的工艺气体,总体呈气上液下逆向流动的撞击式接触。其典型特点是气液两相混合的均匀度高,微颗粒球体接触的界面大,传质的效率高,需用的液量少,液气比值低,脱硫液的利用率高,能耗少,物料损耗少,其塔体较小,结构简单,且无堵塔之忧。

  依据工艺气体负荷的大小,H2S含量的高低,以及脱硫净化度的工艺要求,可选择如下配置:

  4、系统负荷小,而H2S含量高,且要求净化度高,塔系的阻力又限定在低值的区间,也可配置几个喷淋空塔串联式的多级脱硫,以满足其脱除硫化物在特定条件下的净化度要求。

  此外,两个或多个塔型可共用一个富液槽、再生槽、贫液槽。如系统负荷较大,H2S含量较高,为方便控制。上述设备,也可配置成各自独立的体系。

  为防止高功能喷头的堵塞,应在贫液槽出口配置“一用一备”并联的过滤器,以便及时进行清理。保持进塔贫液无大的物理杂质。

  变换气脱硫,通常采用0.8MPa、1.4MPa、2.1MPa的加压脱硫工艺过程,而脱硫富液的氧化再生过程则是在常压下进行,其特殊性是H2S含量低,CO2含量高,造成NaHCO3/Na2CO3的摩尔比值增加,pH值下降,脱硫液中酸式碳酸碱增多,溶液粘度增大,致使吸收H2S的传质系数降低,直接影响对脱除硫化物的净化度。此外,CO2在减压再生过程中,物理吸收的部分会大量施放,直接影响富液的再生效果。同时也殃及单质硫的聚合浮选。一般采用填料型脱硫塔。近年来,也有如下塔型被逐渐应用:

  1、脱硫塔上部为填料段,中下部则配置高强度雾化喷头,复式组合成单塔式的二级脱硫过程,也可获得较高的脱硫效率。

  2、长春东狮公司自行研发的高功能塔内组合件,单独配置在空塔内,或将原变脱填料塔清理成空塔,将塔内组合件配置在塔内,在工业化生产中,也获得了较高且稳定的脱硫效率,入塔H2S含量在400mg/Nm3,脱硫后H2S含量仍能可控制在15 mg/Nm3以下,塔系的阻力小,且相当稳定。

  3、此外,与脱硫系统相关联的填料式冷却塔、洗气塔等,受传质控制过程的设备。如采用气液混合均匀度高、传质介面大的喷淋空塔,在减少水量的情况下,也可获得降温、洗气较高的效果,保持风机—变换—压缩塔系列阻力在较低区间,对提高输气能力,增加产量,降低成本会十分明显。

  总之,不同塔型的复合配置,以及高功能塔内件在工业生产中的应用,都是一种技术进步,为烧高硫煤或劣质煤,稳定系统负荷,保持较低的塔系阻力,增加产量,改善生产环境,降低运行成本,提供又一种选择。

  当然,新技术新设备在实际运行中也难免发生一些异常现象,还需不断的总结经验,吸取教训,逐步改进。事物就是在不断的改进中,才得以逐步完善和提高。