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空塔噴淋在焦爐煤氣絡合鐵脫硫凈化上的改造和應用
分類：
科研動態
發布時間：
2022-11-10 09:23
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在焦爐煤氣濕式氧化法脫硫中，填料塔具有傳質效率高，阻力小等優點，因此有著十分廣泛的應用。而隨著高硫煤的日益頻繁地使用，填料塔運行過程中的硫磺堵塞是一個無法回避的問題；若脫硫運行過程中發生堵塔，對脫硫系統的穩定運行和企業能耗都有著較大的影響。
在此情況下，若以空塔噴淋作為預脫硫，則可以避免填料硫磺堵塞問題，從而提升裝置運行穩定性。在已建脫硫填料塔中，若每層填料上部均設置了良好的液體再分布器，在此液體再分布器的基礎上直接將填料塔改為空噴塔，可能達到較好的預脫硫效果。由于絡合鐵脫硫具有硫容高、脫硫效率高、可抑制脫硫液副鹽累積等優點，越來越廣泛地成為焦爐煤氣濕式氧化法的選擇，對輔以空塔噴淋脫硫的使用具有天然的優勢。
山東某焦化廠焦爐煤氣采用HPF法兩級串聯脫硫工藝，使用GLT絡合鐵脫硫催化劑。原設置有3個脫硫塔（每個脫硫塔均布置有4層填料）和2個再生塔；滿負荷下實際串聯運行2個脫硫塔，由于再生塔貧液溢流管道的設計，第3個脫硫塔只能作為第二級脫硫塔備用，亦即第一級脫硫塔無備用塔。考慮到其脫硫塔均為填料塔，且采用的是散堆布置的塑料花環填料，防堵性能較差，在使用GLT絡合鐵催化劑的過程中，決定對其填料塔進行部分改造，使用了空塔噴淋脫硫。
一、脫硫塔空塔噴淋的初步改造方案和應用效果
對于1#填料塔改造為噴淋塔的方案，具體選擇方案有兩種：一是將填料塔的填料部分拆除降低填料層高度；二是將填料塔內填料完全拆除，使用完全的空塔噴淋，具體如下圖1（2）和（3）所示。
圖1 填料塔改造為空噴塔的改造方案示意圖
為了解決脫硫塔填料堵塞問題和驗證空塔噴淋的脫硫效果，經過多方調研和分析，初步改造方案決定將每個脫硫塔的最底部填料完全拆除，即脫硫塔采用“1層空噴+3層填料”脫硫組合形式。空噴段高度為4.5m，空噴脫硫有效停留時間約10~15s，脫硫液經過上層液體在分布器后自然分布流下，不單獨設置空噴霧化噴頭。對脫硫塔進行改造后，從檢測數據可知，空噴段均有50~60%左右的脫硫效率，同時空噴脫硫的改造完全沒有影響塔出口煤氣H2S的凈化度和穩定性，塔出口H2S濃度保持不超過20mg/Nm3。實際工業運行數據表明，對脫硫塔進行空噴段的改造是可行的。改造后1#塔一段時間脫硫塔空噴段和整個脫硫塔的塔后H2S檢測結果見下表1。
二、脫硫塔空塔噴淋的進一步改造方案
由脫硫塔初步改造方案后的實際檢測數據可知，GLT絡合鐵脫硫在空塔噴淋上取得了十分良好的脫硫效果。鑒于1#脫硫塔在沒有備用塔的情況下，為了永久避免1#塔脫硫塔填料堵塞問題，后期焦化廠在焦爐降負荷檢修期間，對1#脫硫塔進行了完全的空噴塔改造：將1#脫硫塔的散裝填料完全拆除。這樣，在滿負荷運行情況下，空噴脫硫有效停留時間約40~60s，脫硫液經過上層液體再分布器后自然分布流下，也沒有單獨設置空噴霧化噴頭。改造后1#塔一段時間脫硫塔空噴段和整個脫硫塔的塔后H2S檢測結果見下表2。在完全改造為空噴塔后，1#塔的脫硫效率在約50~60%，同樣沒有影響到塔出口煤氣H2S的凈化度和穩定性，塔出口H2S濃度保持不超過20mg/Nm3。
三、結語
通過對焦化廠焦爐煤氣絡合鐵脫硫凈化裝置脫硫塔，進行空塔噴淋的技術改造，并結合實際運行數據，對現有脫硫塔進行空噴改造。在不增加額外霧化噴頭的情況下，單層空噴可以達到50~60%的脫硫效率，但對整個塔進行空噴塔改造后，整個脫硫效率也可達50~60%。實際脫硫效率并沒有達到預期，原因可能是脫硫液質量的惡化，以致液相傳質阻力的增加而導致了脫硫效果的下降，但通過改造后的實際工業運行數據進一步證實了空塔噴淋技術改造是完全可行的。
對于傳統設計的HPF法脫硫塔，若液體再分布器選型合理，在配以高效GLT絡合鐵催化劑的使用，則可以完全將脫硫塔進行適當改造，實現完全的或部分的空塔噴淋脫硫。這不僅有利于脫硫系統的運行穩定性，避免填料堵塔風險，這也對后續新建焦爐煤氣脫硫裝置的設計有著實質性的參考意義。
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