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QYD复合型塔高效传质内件在延化变脱系统的应用 |
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1 概述
河南晋开集团延化化工有限公司是以生产合成氨、甲醇和尿素为主，兼产热电、塑料编织袋等产品的综合性化工企业，最初由一个年产3000吨的合成氨小厂经近几年来的滚动式发展，现已达到总醇氨年生产能力28万吨，其中甲醇12万吨，尿素30万吨，年发电2亿度的中型氮肥企业。特别是受晋开集团控股后，为公司注入了强大的发展后劲。现公司的“6080”项目立项审批阶段已结束，2012年底项目即可进行实施。公司历年来一直很重视硫化氢的脱除工作，但由于随着生产能力的扩大和原料煤种的变化，变换气中H2S含量明显增加，导致变换气脱硫后H2S控制时有超标。而且由于变脱塔负荷加重，导致堵塔较频繁，被迫停车扒塔清洗填料，影响生产十分严重。
2 技术方案的确定
由于现运行的￠3800的变脱塔体腐蚀较严重，公司决定更换新塔。在新塔采用的结构形式上，公司成立了由技术开发处、生产处、变脱车间等单位组成的项目论证组，到兄弟厂家进行了详细考察。经过反复论证，决定对新变换气脱硫塔采用长春东狮科贸实业有限公司自主研制开发的无填料塔技术－QYD复合型高效传质内件。根据长春东狮科贸实业有限公司所提供的改造技术方案，利用2011年末系统检修时间来实施。
3 主要技术参数
变换气流量： ≤65000m3/h
变脱塔操作压力： 0.8MPa
变换气H2S含量： ≤350mg/Nm3
变脱出口H2S含量： ≤10mg/Nm3
变脱塔阻力： ≤30KPa
变脱泵： 流量315 m3/h，扬程150米。
4 QYD复合型传质内件结构与工作原理
根据变换工艺实际情况，其进口硫化氢较高，为达到更为理想的效果，本变脱塔在设计上采用QYD内件技术与空塔喷淋技术相结合的复合式塔结构形式。塔内上半部设置三层QYD内件，塔下半部设置空塔喷淋段，配置20只高效雾化喷头。该塔的工作原理如下所述：
QYD复合型内件由气体分布装置、气泡再布装置、降液管以及组装后形成的持液段等四个部分组成。该装置的气体走向是：首先变换气自塔底部进入，向上与喷淋段喷头所喷洒的雾化脱硫液进行逆向接触吸收，使变换气得到初步净化。然后变换气进入塔内第一层气体分布装置直接与从上而下的脱硫液在持液段内鼓泡传质吸收，此时气体中的硫化氢迅速与脱硫液发生鼓泡吸收反应。之后气体自下而上迅速依次进入第二、第三层气液分布装置，完成与第一层相同的硫化氢吸收反应，此时的气体脱硫效率已达到95%以上。最后气体经除沫器除去气沫夹带的液滴后，出塔进入下道工序。塔内的液体走向是：脱硫液由塔上部的液体分布器进入第三层持液段气液鼓泡吸收反应，吸收部分H2S后溢流至降液管，经降液管引入至第二层持液段，吸收后的脱硫液再经降液管溢流引出，进入第一层持液段，完成同样的气液传质吸收，最后脱硫富液由塔底出来减压至氧化再生槽。
5技术方案的实施
2011年11月初，公司利用年度检修机会对变脱塔内件进行安装。同时东狮公司派王工现场技术指导，配合安装公司进行了¢3800变脱塔内件的安装。塔内安装基本情况为，塔下部设置空塔喷淋段（均布二十支高效雾化喷头）。QYD型气液传质装置三层布置，每层持液段设置1米高，每层两根¢426降液管。于11月10日系统开车，进塔变换气流量：55000m3/h，H2S含量320～390mg/Nm3，出塔H2S含量5～10mg/Nm3，变脱塔
阻力22KPa左右，且塔下部的喷淋段不开。但随着生产负荷的增加，在进塔变换气流量达65000m3/h左右时，出塔H2S含量在15～20mg/Nm3，已偏离了设计值（变脱出口H2S含量：≤10mg/Nm3）。塔下部的喷淋段由于再生槽出液管偏小暂不能运行。同东狮公司王工沟通，认为现应用的催化剂不适应脱高硫。于今年五月初更换了催化剂，经近一个月的运行观察，在系统满负荷情况下，进塔H2S含量在250mg/Nm3左右，变脱出口H2S含量在6～8.5 mg/Nm3，塔阻力在22 KPa左右。至今变脱系统运行一直较稳定。考虑到今后煤种的硫化氢将要增加到400 mg/Nm3左右，为适应化工生产，公司计划利用检修机会，对再生槽出口管进行改造，同时增加一台200m3/h的脱硫泵专供喷淋段，使变脱系统长周期稳定运行。
6实际运行效果
6.1 原填料变脱塔运行情况见下表
微信截图_20180914090300.png
6.2 采用QYD复合型传质内件变脱塔运行情况见下表
晋开延化公司于2011年11月变脱系统开车至今，达到了较为令人满意的效果，下表为 2012年6月份的运行情况：
微信截图_20180914090325.png
6.3 物料消耗与经济效益
由于变脱后H2S的降低，使活性炭脱硫剂由原来使用三个月到现在使用一至二年，年节约100～200万元。更重要的是QYD复合型高效传质内件的独特设计更有效地防止了堵塔，避免了系统停车扒填料，故它给企业带来的间接经济效益是非常可观的。
7 结束语
总之，QYD复合型高效传质内件在晋开延化公司的应用是比较成功的。该内件充分利用了H2S和碱溶液快速的化学反应机理，集传统的鼓泡塔、泡罩塔、筛板塔、旋流板塔、填料塔等诸多传质内件的优点于一身，更加强化气液传质过程，使气液之间动态接触，湍动传质，增加了气液接触面积，极大的提高了气体的净化度。更为重要的是它从根本上解决了脱硫塔堵塔的问题。该内件不仅适用于旧塔改造，而且用于新塔设计时，投资费用将节省30%左右。故，QYD复合型高效传质内件是目前在变换气脱硫塔中最有推广价值和使用价值的气液传质内件。 |
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