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空塔喷淋串联填料塔复合工艺的应用 |
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0 概况
安徽昊源化工集团有限公司是国内一家大型煤化工企业，目前拥有4套“18·30”合成氨装置，其中1#系统由原12万吨/年合成氨装置改扩建而成的。该系统脱硫工段由1#、2#均为Ф5M的填料脱硫塔并联运行。1#塔高25m，共两段填料约13m高，均为Ф76的鲍尔环；2#塔高28.5m。两个脱硫塔分别配置两个Ф7m的再生槽，并配有480 m3/h的贫液泵与富液泵。
1 存在问题
随着生产能力的提高，该系统逐渐暴露出两大问题，一是脱硫效率低。只能维持半水煤气中的硫化氢指标在0.5～0.9g/m3的低硫情况下运行，当脱硫前的H2S≥1g/ m3时脱硫后的H2S即超标，没有调控手段，而且此指标已远远不能适应对目前原料煤的要求。二是堵塔严重。一般情况下检修开车约5～6个月左右，塔的阻力开始上升，15～18个月就必须停车扒塔。不仅无法保证生产的长周期连续运行，而且对环保造成一定影响。所以，对该脱硫系统的改造势在必行。
2 改造思路
考虑到今后进一步提高半水煤气中硫化氢的可能性与必然性，为了增加脱硫系统的生产弹性，昊源公司决定把原来的两塔并联改为两塔串联，并在经过充分的考察论证后，决定在改为预脱塔的1#塔中采用我公司开发研究的空塔喷淋技术。并由我公司给予提供技术改造方案。两塔由并联改为串联后，单塔气量要比原来增加一倍，经工艺估算，对填料脱硫塔来说，空塔气速偏高了些，但也仅是在高限，并没有超出很多。而对空塔而言，空塔气速范围是可以适当大一些的。所以，这也是两塔由并联改为串联的前提条件。
3 技术参数
昊源化工提供技术参数如下：
处理半水煤气流量： 74000N m3/h
进口H2S： ≥4g/ m3
要求改造后的1#塔出口H2S：≤1.0g/m3
保证1#塔改造的后阻力： ≤10gmmHg
保证脱硫效率与系统阻力三年内变化≤10%。
脱硫液损失量： V损失≤V循环×0.5%/天。
4 技术方案
根据昊源化工提出的技术参数与技术要求，我公司制定如下改造方案：
（1）利用原1#Ф5m旧脱硫塔进行改造，将原填料塔改为空塔喷淋，经计算共需安装我公司所研制并生产的DSP—18型高效雾化喷头80套件，每个喷头的流量为18～20 m3/h，共需要溶液循环量约1600m3/h。
（2）新上三台流量为800 m3/h，扬程70m的脱硫泵（开2、备1），原泵可做再生泵用。
（3）由于溶液循环量大幅增加，原有的再生槽的再生停留时间已不足，经计算需要配置Ф9000的再生槽，配置Ф30的喷射器34只，再生停留时间约15分钟。
（4）配置与工艺相匹配的贫液槽与富液槽。
（5）硫回收系统：由于改造后单位时间内处理的硫化氢大幅增加连续熔硫后回收的残液量很大，建议对硫泡沫过滤后再熔硫，同时也减少对喷头的堵塞。
5 现场实施
在双方技术与生产管理人员的共同努力下，改造方案于2011年2月下旬开始实施，历时40天，安装结束。实际改造情况与改造方案不相符之处有：
（1）从尽量满足脱高硫煤的角度考虑，在塔的下段填装约高1m左右的Ф76的鲍尔环。
（2）为了解决气沫夹带而带来的溶液损失量大，没有拆卸塔上部的旋流板除沫器。
（3）由于场地受限及其它原因，昊源化工没有按照我公司的建议新建1个Ф9000的再生槽，也同样加大贫液槽和富液槽，只是新上三台800 m3/h的贫液泵。
6 效果
安装结束后，该脱硫系统于5月初并网投入使用，即双塔串联。运行后，脱硫塔进口H2S1.5g/ m3左右时，在仅开一台泵42个喷头的情况下，脱硫后H2S在0.5g /m3，脱硫效率在60%以上。同时塔阻力≤10mmHg，基本达到了设计效果以及昊源化工的技术要求。
2012年9月，笔者再次来到昊源化工做技术回访时，当时脱硫前H2S已达到2g/ m3以上，在只开一台泵，喷头开70支时，脱硫效率在75%左右。而且，在运行了几个月后，塔的阻力仍在10mmHg，没有塔阻力上升的迹象。从公司领导到车间管理人员都反映较为满意。
7 问题与探讨
由于塔径较大致使上环管的直径更大，且上液总管只有1根，从而造成环管末端的喷头容易堵塞，笔者建议当直径大于4.5m的塔改造时应考虑采用2根上液管，从而避免环管的末端堵塞的现象。
8 结语
空塔喷淋串联填料塔的复合工艺在昊源化工1#系统的成功应用，再一次证明了我公司开发的空塔喷淋技术是成熟的，稳妥的，具有较高的推广价值。 |
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