濕式氧化法脱硫技术的完善与提高.docVIP

1958年完成的省级氮肥厂第一号定型设计采用的GV法以及1959-1965年间上海化工研究院、大连化工公司设计研究院、丹阳化肥厂等单位合作开发的氨水液相催化法要算是我国最早使用的湿式氧化法脱硫技术。上世纪70年代以来为适应氮肥工业大发展的需要相继开发了十几种新脱硫催化剂和相应的脱硫工艺，并逐渐推广应用于燃气、合成气及特种气体等领域，使我国成为湿式氧化法脱硫技术应用范围最广、工业装置最多的国家。 当今，湿式氧化法脱硫技术的工艺流程、设备结构、工艺条件、操作管理方法与传统方法相比有了很大的改变，但由于技术本身的复杂性，以及基础研究、工程研究工作相对比较薄弱，致使应用过程中遇到的一些老大难问题在很长一段时间内得不到解决，一定程度上制约了技术发展。东狮脱硫技术协作网成立5周年来针对生产中急需解决的问题开展科学研究、技术交流取得初步成果。 1 QYD交换气脱硫塔的开发与应用 湿式氧化法脱硫存在的主要工程问题是硫黄堵塔。最早发现严重硫堵的是改良ADA法。鲁南化肥厂1975年因硫堵造成停车时间长达164小时，化工部曾组织的鲁南化肥厂“净化攻关”课题中主要任务之一就是解决硫堵问题。栲胶脱硫技术的出现最吸引人的优点就是不堵塔，当时化工部组织的调查组调查结果以及随后北京化工实验厂20年（1980-2000年）运行经验都得到了证明。但自上世纪90年代至今，发现无论使用何种工艺，何种催化剂，堵塔问题都时有发生。 硫黄堵塔的表观原因：一是贫液中的悬浮硫，二是脱硫塔内与脱硫液接触的物体表面。降低贫液中悬浮硫含量无疑是根本上抑制和消除硫堵的有效措施。加强再生过程硫分离可有效降低悬浮硫含量，但由于脱硫过程析硫速度快，在脱硫塔内即有硫黄析出，要解决脱硫塔液相悬浮硫高的问题还得从改进脱硫工艺入手。 QYD型传质内件的开发与应用是从另一渠道解决硫堵的有效措施。一台Φ3000mm的变换气脱硫塔若采用DN50海尔环三段装填，每段填料高度为5m，填料的表面积就达11000m2之多，湿润率按50%计，其气液接触面也有5700 m2，而QYD传质元件的接触面不足填料塔的1%。无疑相同条件下新塔硫堵的几率大大降低。山东飞达公司新变换气脱硫塔自2007年11月至今未发现堵塔现象。 人们常用KGa的大小表恒量填料塔的传质过程，其中a为填料的有效表面积，而只有被湿润了的表面积才能有效的进行传质。 填料湿润率可用下式计算： (1) 式中：awW---填料的湿润比表面积，m2/m3 at---填料的比表面积，m2/m3 L---脱硫液的质量流速，kg/h?m2 ML---脱硫液的粘度 ρL---脱硫液的密度 g---重力加速度 σL---填料材质临界表面张力 σ---脱硫液的表面张力 填料的湿润面积比它的表面积小，而湿润的表面积能否有效的进行传质文献中有不同的说法，有的假设aw =a（有效表面积m2/m3），有的则认为aw =1.8a，并提出下列关联式计算填料的有效表面积： (2) （3） (4) 不论经验、假设还是关联式都还不能准确地反映出实际的复杂传质过程。但多数情况下有效表面积低于湿润表面积。 用山东飞达公司变换气脱硫塔实际进行数据可计算出两种不同工况下填料的湿润率，第一种工况溶液循环量280m3/h，第二种工况溶液循环量400m3/h，其主要工艺条件如表-1. 表-1 变换气脱硫塔运行数据 项目 山东飞达公司 海化盛兴公司 脱硫塔直径，mm Φ3000 Φ3000 Φ3000 Φ2400 Φ2400 操作压力，MPa 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 变换气量，Nm3/h 52000 31000 52000 3500 3900 溶液循环量，m3/h 280-400 200 150 270 162 变换气H2S，mg/Nm3 150-250 300 150-250 172.4 183.7 净化气H2S，mg/Nm3 20 10 13.98 14.22 溶液工作硫容，g/L 0.024-0.03 0.045 0.049-0.083 0.021 0.041 空塔气速，m/s 0.26 0.16 0.26 0.28 0.31 脱硫塔型式 填料 填料 QYD 填料 QYD 脱硫工艺 DDS KCA 888 PDS PDS  结果表明：用增加溶液循环量的办法可以增大填料的湿润面积从而改善传质过程，但随着液气比的减少，脱硫液的工作硫容降低。反之，当为了提高硫容量而降低液气比时又会影响传质。 QYD变换气脱硫塔传质机理与填料塔不同，它可以在液气比相当小的工况下，仍然保持良好的气液接触，使脱硫富液的硫容更加接近饱和硫容。这是QYD