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    脱硫:从典型案例探讨填料塔液体分布器对阻力的影响

      发布时间:2019-05-08 23:18

      目前,在湿式氧化法脱硫中,对于吸收塔的选择大多仍是采用了传统的填料塔。填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。液体在初始分布后,经填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。上层填料流下的液体经液体再分布器,重新分布后喷淋到下层填料上。这是克服液体的不良分布现象,保证全塔效率,解决填料塔放大效应的唯一途径。

      化肥厂的脱硫塔填料段间液体分布器以前比较少见,现在随着化肥生产规模不断的扩大,脱硫塔也越建越大。对溶液在塔内的初始分布及再布提出了更高的要求。为了避免脱硫塔内溶液偏流壁流,塔内填料段之间都安装了液体分布器,这样虽然克服了溶液偏流壁流影响脱硫效率的弊端,但不少厂也形成新的问题,主要是液体分布器使用不当致使溶液产生气阻,造成脱硫塔阻力升高的现象。笔者在很多厂都遇到过这样的问题,现用一个厂的实例进行阐述和分析。

      山西一个600kt/a尿素的大型化肥厂,半水煤气量128km3/h,脱硫塔直径6,600mm,塔内装三段76阶梯环,填料段之间装有液体分布器,该分布器液体淋降点直径为18,个数2954个,升气管为108,个数380个。再生槽直径7,000mm,配置30喷射器26支,其中常开15支。脱硫与再生泵各两台,流量均为420m3/h,另公共备用一台相同流量的泵。入口H2S 0.6g/m3左右,出口要求H2S为 100 mg/m3~120mg/m3。以Na2CO3水溶液为吸收剂,采用栲胶+矾脱硫催化剂,湿式氧化法脱硫,喷射再生工艺。

      该厂为新建装置,于2008年底开车,脱硫效率在低碱度(碱度0.2mol/L左右)情况下就能完全满足工艺需要。但是有一个致命弱点,就是堵塔严重。塔压差上升很快,开车不久,就因塔阻力增长过快而不得不停车清洗。脱硫塔检修清塔后不到一个月塔压差就从2 KPa上升至12KPa,最高时脱硫塔阻力高达21 KPa,严重影响了全厂的正常生产。开车不到一年的时间里,先后对该塔处理了三次,但效果都不理想。

      笔者曾于2009年五六月份去过该厂,发现设计存在缺陷。因变换系统为全低变,出口H2S不能太低,必须控制在一定范围内,这么大的脱硫塔没有配煤气副线(即煤气入出口近路),调节H2S只能用增减溶液循环量进行,溶液循环量又很小,只有800m3/h左右,即认定堵塔原因是溶液喷淋密度过小造成的。建议其增配煤气副线,用煤气付线S,不要用减少溶液循环量来调控。该厂增配了426mm的煤气副线,仍然没有解决塔压差上升很快的问题。

      2009年11月,东狮公司的技术人员第二次去了该厂,建议试用“888”脱硫催化剂,利用888脱硫催化剂特有的清塔降阻能力进行处理。并再次认定溶液循环量过小是造成堵塔的主要原因(按照当时泵的运行情况,考虑到两台泵并联时泵的出力效率、泵出口ф426总管上因加装流量计配有一段长度5米的ф273细管、泵扬程与塔高相差不多等因素,并参考喷射器型号及开启支数,可以确定当时的溶液循环量约为700 m3/h,那么,其喷淋密度仅为20m3/m2.h,液气比为5.6L/m3,远不能满足填料塔对喷啉密度35~50 m3/m2.h和液气比12L/m3的基本要求),建议增设一台贫液泵来加大溶液循环量。并与该厂生产管理人员一起,集思广益,共同研究探讨,决定在未加泵之前先临时用那台公用的备用泵抽富液打入脱硫塔,暂不考虑溶液成分,强制加大溶液循环量,并配合频繁调节煤气副线,不断破坏塔内气液相平衡,使塔内气流速度发生变化。同时,在888脱硫催化剂的加入方法和形式,再生温度等方面也采取了一些措施。经过大家的共同努力,结果在使用888脱硫催化剂的第四天上午,脱硫塔压差在几分钟之内从12KPa降至2.8KPa,脱硫液中的悬浮硫从0.1g/L增至3.27g/L,说明脱硫塔被处理通了。技术人员和该厂人员皆大欢喜。随后规定每个班都用以上方法冲塔两小时,因频繁开停备用泵和调节喷射器太麻烦,改变用备用泵打富液自我循环,不再调节喷射器,溶液循环量不再减少,溶液循环量从700m3/h增至1150 m3/h,每班仅用两小时开关煤气副线冲塔,一直到新增了贫液泵,开启三台富液泵和三台泵贫液泵,溶液循环量虽没有改变,但溶液质量改变了,全部成了再生好的贫液。