两种空塔喷淋型脱硫工艺的运行总结

1 前 言

在湿式氧化法脱硫工艺中，目前绝大多数仍是采用填料塔型。填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传质的塔设备,有着结构简单，操作弹性大，运行稳定，便于制造等优点。但是，填料塔应用于湿式氧化法脱硫，却存在着致命的弱点，其中最主要的是容易造成堵塔，致使系统阻力大、动力消耗高、运行费用大，投资成本相对高一些。特别是近年来，由于装置的规模大型化，使应用于湿法脱硫的填料塔径越来越大，这样不仅原来存在的弱点更加突出（由于塔径大，溶液循环量大，操作调节比较困难）；同时，对于气体和液体的分布与再布也提出了更高的要求。因而，填料塔出现问题也越来越多。基于此，我公司推出了用空塔喷淋或空塔喷淋加填料的复合塔型来取代单纯的填料塔型，收到了良好的效果。

2 空塔喷淋工艺的特点与技术保证

空塔喷淋型塔原属除尘及降温的塔系，具有结构简单，塔体利用率高，气液相际间的传质效率高，运行成本低等优势。特别是因其不会造成堵塔的特性，又重新获得了企业的高度关注。该工艺技术的要点是：喷头的雾化效果，喷头在塔内的分布形式，气体的雾沫夹带问题，喷头的堵塞问题，气体的分布形式等。我公司气体净化研究中心针对以上问题，进行多次试验与研究，逐一解决了以上难题，使空塔喷淋工艺技术在湿法脱硫中成功得到应用。

3 空塔喷淋工艺的两种不同形式

目前，我公司开发的空塔喷淋脱硫技术，全部采用本公司空塔喷淋技术的装置有两套，因企业本身的原因，安装后一直还没有开车运行，所以暂无相关数据。在已经应用的装置中，有两种不同的工艺组合：一种是串联组合工艺，前塔采用空塔喷淋内件塔，后塔为填料塔。一种是在一个脱硫塔内，下部为空塔喷淋段，上部为填料段的复合型塔的脱硫工艺。两种工艺运行情况分别介绍如下。

4 空塔喷淋塔串填料塔的两级脱硫工艺

4.1概 况

空塔喷淋塔串填料塔的两级脱硫工艺用于河南平煤神马能源化工集团。

该集团下属的平煤飞行化工公司共有合成氨及尿素装置两套，分一、二期建设。一期工程始建于上世纪七十年代，经过几次扩能改造，现一期工程装置能力已达到总氨120kt/a、尿素200kt/a。采用888碱液脱硫工艺(中变串低变，热钾碱法脱碳工艺)。

近几年来，由于氮肥、甲醇以及煤市场的不断变化，致使不少煤化工企业发生经营性困难，为降低生产成本，改烧和配烧高硫煤或劣质煤，已成为不少企业的首选。

工艺气体中H2S含量的增高，其相应的工艺设备也必须进行配套性的扩能技术改造，以便保持脱硫系统在阻力较低的情况下运行，确保工艺气体中H2S含量的工艺指标。

平煤化工集团一分厂在填料型脱硫塔前增配空塔喷淋型脱硫塔，组成一级空塔喷淋型脱硫塔+二级填料型脱硫塔的二级脱硫工艺。

4.2 工艺参数

半水煤气负荷：56000Nm3/h

一级空塔喷淋型脱硫塔入口H2S含量：7g/ Nm3

一级空塔喷淋型脱硫塔出口H2S含量：1.4g/ Nm3

二级填料型脱硫塔出口H2S含量：0.04 g/ Nm3～0.05g/ Nm3

有机硫含量： 0.76g/ Nm3

半水煤气气体成分，见下表：

4.3 原有流程

气柜→电除尘→预脱硫塔→半脱塔→半脱分离器→水冷器→电除尘→压缩机一段入口→压缩机三段出口→中温变换炉→低温变换炉→中温水解→变换气水冷器、分离器等→变脱塔→变脱分离器→CO2吸收塔→净化气水冷气→净化气分离器→精脱硫塔→压缩机四段入口

4.4 新配置设备

空塔喷淋型脱硫塔：F5200×26400

脱硫泵：液量1500m3/h，扬程68m，2台，开1备1

DSP型高功能雾化喷头:85只，分五层装配（自下而上）

一层13只，二层15只，三层17只，四层19只，五层21只。 每只喷头的液量：18m3

脱硫泵前配置管道过滤器（2台并联，1开1备）

4.5 运行参数（见下表）

Na2CO3：3.18～4.24g/L NaHCO3：28～32 g/L 总碱度：0.4～0.5N

4.6 运行总结

⑴投运后半水煤气负荷：48，000 Nm3/h（属低负荷）。

⑵投运后开一层、三层、五层喷头合计51只, 元月25日关一层喷头，只开三、五层喷头，合计38只。

⑶开51只与38只喷头，脱硫效率均在50%左右。

⑷目前开旧泵一台，流量约400m3/h , 开新泵一台，液量570 m3/h（扬程68m）。

空塔喷淋型脱硫塔及填料型脱硫塔共用新旧两台泵。

⑸空塔喷淋型脱硫塔液量仅为设计液量的1/3左右。

⑹液量的不足，严重影响喷头的雾化状况，进而影响气液相际间的传质过程及脱硫效率。

⑺若进行高负荷运行，就必须按要求增配新脱硫泵，以满足脱除H2S的工艺要求。

⑻管道过滤器尚未配置，应注意泵前不能进入物理杂质，以防堵塞喷头，而影响雾化效果。

5 空塔喷淋段与填料段相结合的复合型塔的脱硫工艺

5.1 概 况

内蒙古红骏马化工有限责任公司采用空塔喷淋段与填料段相结合的复合型塔的脱硫工艺，新脱硫系统自2008年10月初投运以来，情况良好，满足了生产工艺的要求。

5.2 半水煤气脱硫工艺流程

气体流程：半水煤气气柜→静电除尘器→焦油清洗塔→冷却塔→罗茨风机→脱硫塔→清洗塔→压缩机一入。

液体流程：脱硫液→富液槽→再生泵→再生槽→贫液槽→脱硫泵→清液池→清液泵→贫液槽（连续熔硫釜尚未安装）

5.3 脱硫系统的工艺参数及指标

半水煤气负荷：26,000Nm3/h

H2S含量由0.6g/Nm3增至1.5 g /Nm3

脱硫后H2S含量≤0.04g/Nm3

脱硫系统压力降≤20mmHg

氨水吸收改为碱液吸收，兰光#1、兰光#2脱硫催化剂，改用888脱硫催化剂。

5.4 设备配置

脱硫塔：ø3800×3400（三段脱硫塔）。

塔下段：喷淋空塔段，三层喷头，每层装配喷头9只；中上段：填料段，76×38×2.5阶梯填料，总量130m3，高度各5.8m。

脱硫泵：流量468m3/h，扬程54m，1台；流量162m3/h，扬程50m，2台，开1大1小。

再生泵：同脱硫泵，开1大1小。

再生槽：ф6.5m/ф7.3 m /ф8.1 m，配装喷射器18支。

5.5 脱硫净化度的比较

⑴ 旧塔型运行情况（H2S含量g/Nm3）

⑵ 新塔投运情况(g/L)

⑶ 喷淋空塔段的脱硫净化度（H2S含量g/Nm3）

10月7日，脱硫塔入口：1.1，塔中下段间：0.081，脱硫效率92.6%。

10月8日，脱硫塔入口：1.6，塔中下段间：0.14，脱硫效率91.3%。

10月9日，脱硫塔入口：1.4，塔中下段间：0.13，脱硫效率90.7%。

10月10日，脱硫塔入口：1.5，塔中下段间：0.18，脱硫效率88%。

10月11日，脱硫塔入口：1.7，塔中下段间：0.095，脱硫效率94.4%。

10月12日，脱硫塔入口：1.1，塔中下段间：0.082，脱硫效率92.5%。

10月21日，脱硫塔入口：1.1，塔中下段间：0.085，脱硫效率92.3%。

10月22日，脱硫塔入口：1.2，塔中下段间：0.096，脱硫效率92%。

5.6其它运行数据

塔系统压力降及其它：

罗茨风机出口压力：430mmHg

压缩机一入压力：425mmHg，压力降430-425=5mmHg（上述压力降，至2009年4月初基本没有变化）

脱硫液总碱度控制13g/L～17g/L。

5.7 总结及建议

⑴技改后，常压半水煤气脱硫系统，从罗茨机输出口至压缩机一入，压力降≤10mmHg以下，成效十分明显，说明对于配置较大的塔型，采用单塔式喷淋空塔段与填料复合的二级脱硫工艺，是合理的，投入运行后，各项工艺指标都较圆满。

⑵脱硫富液的氧化再生状况良好，再生槽内硫泡沫的生成以及外溢流正常，形成“富液——贫液”的良性循环，保持了脱硫生产的正常运行。

⑶新系统的设计功能，均有一定的弹性空间，只要强化工艺管理，规范工艺操作，选择合适的工艺条件，在系统扩产或H2S增高的情况下，也可较好的满足脱硫净化度要求。

⑷强化分析监控，发现异常现象，及时进行处理，以免造成大的损失。

⑸此外，若采用四段填料塔改造：上层填料适当减少，液量适量减少，其喷淋密度降低，不会造成填料层的堵塞，且减少了液沫夹带。下层填料可适当的增多，因液气比增大，自上而下逐渐增多，液体冲涮力度增大，填料也不会造成堵塞。

⑹系统若减负荷运行，应适当减少喷头的只数，以保持单质喷头有足够的液量，而保持雾化情况良好。

6 讨论与结论

与本例条件相同的企业，我们倒提倡改为全部用空塔喷淋的工艺。如果一定要采用空塔喷淋串填料塔的工艺，应尽可能采用前塔为空塔喷淋塔，后塔为填料塔的形式，不十分主张用复合塔的办法。因为在同一塔内的空塔喷淋段串填料段，存在着一个溶液循环量的问题。从工艺角度来说，空塔喷淋段应该放在塔的下段，但为保证中上部填料段的喷淋密度，填料段的溶液循环量不能减少，这样喷淋段的循环量要另外增加，使总的溶液循环量增加，而且，填料段下来的液柱也影响了下部喷头的雾化效果。

对于这两种不同的空塔喷淋工艺，无论是哪种都能很好的满足湿法脱硫所需要的工艺要求，各厂可以根据本厂的生产装置情况，合理选择相适宜的工艺。

总之，在湿式氧化法脱硫中采用空塔喷淋工艺，不仅可以保证较好的脱硫效率，而且解决了填料塔所存在的诸多问题，不失为各厂的一个良好选择。