变换气脱硫QYD塔与填料塔的比较

1 前 言

上世纪八十年代前，小合成氨厂基本上没有对变换气进行湿法脱硫。八十年代后期，由于国际国内等大环境的影响，当时的化工部从全国众多小氮肥厂中选择了72家较好的企业进行产品升级改造，即由原来生产碳酸氢铵改为生产高浓度的尿素。与此工程相配套的脱碳系统也大多选用化四院的通用设计，即碳丙脱碳法。这样，对原料气体中H₂S的要求也随之越来越高。最初是采取干法（活性炭或氧化铁）对变换气中的H₂S进行净化，但不能保证净化度，并且运行成本较高，更换吸收剂频繁、劳动强度大。在此情况下，相当一部分企业对变换气脱硫进行了改造，增加了湿法脱硫。后来在新建工程中，绝大多数中型以上企业都设计有湿法脱硫。

2 传统的填料塔应用于变脱的问题

湿法脱硫在变换气中的应用，一般是采用填料塔工艺，当时是解决了变换气中H₂S的问题。近十年，尤其是近几年来变换全低变工艺、中压变换工艺的应用，和劣质高硫煤为主要煤源给变换气脱硫带来了不利的影响，导致出口H₂S超标，填料易堵，净化度下降，副反应过高。此时，有的企业将再生系统扩大，增大系统溶液循环量，提高碱度来维持净化度，有的企业甚至将脱硫塔加高，增加填料来解决问题。其实，很多事情不是人们所想象的那样。变换气与半水煤气脱硫是有所区别的，就原料气中的CO₂而言，一是脱硫液在吸收H₂S的同时，也有选择性的吸收了部分CO₂，生成了大量的NaHCO₃，NaCO₃很低，这与气液逆流接触时间长短有关。填料塔对H₂S的吸收效率取决于喷淋密度的大小，气液接触时间的长短来决定脱硫效率，而恰恰是气液接触时间越长，NaHCO₃的生存率就越高，反而影响了脱硫效率。二是降低了溶液中的PH值。PH值降低会使硫化物氧化为硫的反应速度下降。三是更重要的影响，降低了吸收H₂S的传质速度，因为原料气中的CO₂很低或不存在CO₂时，H₂S的反应速度只与原料气中的H₂S分压有关。由此看来，增加填料塔的高度没有意义，反而会使气液接触时间进一步延长，NaHCO₃的生成进一步增高和加快，NaHCO₃结晶会导致填料堵塞。这是填料塔应用于变换气脱硫的主要问题。

3 解决问题的思路及变脱塔型的发展方向

困扰变换气脱硫正常生产的现象普遍存在，那么，解决这个问题的思路何在？既然事实证明了填料塔应用于变换气脱硫中的诸多弊病无法避免，那就只有从根本上入手，即取消以填料为主体的塔内件。于是，我公司气体净化研究中心针对实际生产中存在的热点和难点问题，经过多年的研究，进行了多次实验室试验，并借鉴鼓泡塔、泡罩塔、垂直筛板塔、甚至填料塔等各种塔型的优点，最终开发了QYD变脱塔内件。该塔设计新颖，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。特别是在二年多来的应用实践中，经过不断的改进和完善，现在更加趋于成熟可靠。该内件在变换气脱硫中的成功应用，彻底的解决了堵塔问题，降低了运行成本，脱硫效率明显高于填料塔。

应用实例

对于该内件在变换气脱硫塔中的应用，以前多有报道，在此不再赘述。下面仅选取新塔设计和旧塔改造各一例，分别来说明该内件的具体应用情况，仅供大家参考。

５.1 新塔设计

例如湖北某氮肥厂，变脱原采用填料+喷淋塔型吸收（Φ2000×28,000）,气量50,000m³/h左右，循环量350m³/h，进口H₂S：150mg/m³～200mg/m³，出口H₂S: 30 mg/m³～50mg/m³(运行中带液)。新设计应用QYD内件的变脱塔：Φ2400×22,000，气量50,000m³/h，循环量150m³/h，进口H₂S：150mg/m³～200mg/m³，出口H₂S：5.3 mg/m³～10 mg/m³，耗碱50kg/d左右，2008年12月投运至今。

５.2 旧塔改造设计

例如另一公司，共有三套Φ4600×38,000变脱塔，单套气量80,000 m³/h～100,000m³/h,溶液循环量550 m³/h，进口H₂S≤200 mg/m³，出口H₂S在30mg/m³左右。2009年将其中一套系统利用大修机会进行改造。在原塔基础上，取消填料，新上了我公司的QYD传质内件，在同样气量的情况下，溶液循环量300 m³/h～350m³/h，进口H₂S≤200 mg/m³，出口H₂S﹤8.01 mg/m³。

从以上两个企业两种塔型的使用案例，不难看出QYD内件与填料塔之间的区别。不管是一次性投资、运行费用、净化度还是正常运行周期，QYD塔内件的优势远远大于填料塔。

6 结 语

多年来，我公司作为在脱硫行业中的排头兵，一直在努力尽自己的大所能为客户做好服务，为客户所想，急客户之所急。这次变脱QYD内件的开发和应用，再次证明了这一点。今后，我们仍将一如既往的为各行业的脱硫事业做出贡献，尽力为脱硫行业献计献策，把脱硫的新技术、新产品提供给大家共享，为环保、为社会尽到我们应尽的责任，为客户带来可观的经济效益和社会效益。东狮公司愿与广大客户一起携手共创美好的明天。