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3 脱硫系统关键设备的设计、制作与安装

3.1 脱硫塔

脱硫塔是脱硫系统的主要设备，其直径和高度不能只根据气速和气量简单的确定，操作气速的确定是以通用关联图先计算出泛点速度，操作气速一般取泛点速度的20～30%，然后根据操作状态下每小时气体处理量就可算出塔径。至于塔高度的计算，就填料塔而言，首先要将所需填料总高度计算出来，所算填料总高度，要根据塔吸收过程的传质系数，平均推力，传质所需总面积，所选填料的比表面积等四个要素来确定。塔内填料一般以三段装填为好，每段填料高度5～6m，填料总高15～18m，段间应设气液再分布器。填料以散装聚丙烯Φ50～Φ70mm为主，下段宜装大规格填料以防堵塔。

脱硫塔的脱硫效率，关键要求气液分布均匀，入塔气液分布器、段间气液再分布器、除沫器和防涡板等部件设计要合理。各部件的加工及安装，其精度、水平及垂直度都有较高要求。填料塔主要工艺参数为：操作气速：0.5～0.9m/s(常压)0.08～0.2m/s(加压);液气比：常压≥12L/m3，加压 ≥5L/m3;塔内喷淋密度：35～50m3/m2h。

对于变换气脱硫塔，由于变换气中CO2含量比半水煤气要高得多(在26%左右)，CO2对吸收和再生等干扰较大，且变换压力较高。现行的变换气脱硫工艺，大多套用半脱的设计，没有从根本上解决气体中CO2对变脱系统运行产生的干扰，从而造成脱硫效率低、工艺物料消耗高及堵塔等问题。特别是脱硫塔堵塔，更是令不少企业头疼的问题。

3.2 脱硫塔的优化技改探讨

3.2.1对于常压脱硫系统，采用喷淋空塔段与填料段复式组合的脱硫塔，不失为脱硫行业一个有益的探索和尝试。因为塔内填料的大幅度减少，再加上塔下部的喷淋空塔段也担负了一定的降温除尘作用，这样就可有效的避免填料塔堵塔的弊病。工业化实践证明，仅喷淋空塔段的脱硫效率就高达60%。

对于单塔配置的企业，可将脱硫塔下段填料扒出改为喷淋段，上两段填料保持不动;对于双塔或多塔配置的企业，可将前边的填料塔改为喷淋空塔，作为预脱硫塔;对于使用高硫煤的企业，可在首级脱硫中采用喷淋空塔技术。这样喷淋空塔既具有较高的脱硫效率，又起到降温除尘的效果，同时减轻了填料段的负荷，更有效的防止了堵塔。

其实，空塔喷淋技术很早就被运用在化肥行业的脱硫领域，但当时由于受塔内喷头的雾化技术及设计安装的合理性而未能达到预期的效果，导致该技术没有被继续推广。显然，要想保证喷淋空塔的脱硫效果，首先喷头的雾化技术无疑是最为关键的因素，其次就是喷头安装的合理布局。而许多企业的预脱塔大都采用用于洗气、降温的喷头，由于喷头雾化效果差，加上喷头布局不太合理，致使塔内气液接触不彻底，预脱硫塔始终未能更好地发挥作用。因此，长春东狮公司气体净化设计研究中心通过模拟实验，总结行业内诸多喷头的不足，经过反复模拟实验与改造，最终研制开发了DSP型系列高效雾化喷头，而且设计了一整套灵活巧妙的喷头布置形式，可将脱硫贫液雾化成高强度、高密度呈接近液化的“气态”。喷淋空塔设计参数：工艺气体线速V： 0.8～1.2m/s;液气比值：10L/Nm3;有效的气液接触时间:10～15S。

近两年来，长春东狮公司不仅为江西碱业有限公司、广西柳化集团股份有限公司、乌海西部煤化工有限责任公司、徐州丰成盐化工有限公司、河南平顶山飞行化工有限责任公司等气量大、硫化氢含量高的企业提供了无填料空塔喷淋技术，还为烟台万华、宁夏富荣化工有限公司、内蒙古红骏马化工有限公司等气量小、硫化氢含量低的企业提供了空塔喷淋技术。从长春东狮公司收集到的诸多用户反馈信息来看，均取得了令人满意的效果。

3.2.2 对于加压脱硫(变换气脱硫)系统，采用无填料塔技术，以QYD气液传质装置来取代填料，不仅脱硫效率高，而且可从根本上解决了塔堵问题。

我们知道，对于变换气脱硫，虽然其同常压脱硫脱除H2S的反应机理是一样的，但压力不同，气体组分也不一样，特别是CO2含量差别较大(变换气CO2含量为26%左右，而半水煤气中CO2的含量仅为8%左右)。变换气中的CO2对吸收和再生干扰较大，且变换压力较高。而现行的变换气脱硫工艺，没有从根本上解决气体中CO2对变脱系统运行产生的干扰。从东狮脱硫技术协作网所收集的资料来看，变脱比半脱堵塔几率要高，变脱压力等级越高，堵塔机率就越大。虽然许多企业在工艺和设备上都做了大量技术改造，也取得了一定效果，但都未能从根本上解决塔堵问题。

基于此，我公司气体净化技术研究中心的技术人员根据多年的脱硫技术经验，经过多次试验，终于推出了QYD型气液传质装置，该装置是集传统的诸多塔内件的优点于一身，更加强化气液传质过程，它充分利用了脱硫反应机理H2S和碱溶液快速化学反应的原理，采用气液直接接触，并依据H2S含量高低设置特殊的气液接触装置、气泡再布装置，使气液之间动态接触，湍动传质。这不仅大大增加了气液接触面积，使气体在极短的时间内与液体充分混合接触，提高了气体的净化度。另外，由于气液接触时间大大缩短，从而使脱硫原料气中CO2对碱溶液吸收的影响得到极大地改善，溶液中NaHCO3的生成率也大幅度降低，从而大大地提高了贫液质量，促进了溶液循环吸收能力。又由于气液之间为动态接触，湍动传质，从而不致于产生堵塔。该气液传质装置结构简单，安装简便，操作弹性大。不仅适应于旧脱硫塔改造，更适用于新塔设计。

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