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新型塔内件技术在脱硫塔和造气洗涤塔的开发和应用
(杭州华纳塔器科技有限公司)
一、概述
填料塔作为一种传统的气、液传质设备,近年来有很大发展。由于填料结构的不断改进,在很多生产过程中已代替了传统的板式塔。填料主要有两大类:散堆填料和规整填料。散堆填料有拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、海尔环、泰勒花环等。散堆填料主要优点在于安装方便,具有通用性。但是通量较小,流体分布性能较差,阻力较大,如果有沉淀物生成,易造成填料塔堵塞等缺点。随着化学工业的发展,对塔设备不断提出新要求:有的要求分离热敏性物系,有的要求通过技术改造提高生产能力和产品质量,有的要求降低回流比,减少系统阻力以求节能;有的因环保要求,在三废处理时必须进一步提高效率以达到国家有关标准等等。随着塔器的大型化,散堆填料难以满足这种要求。因而结构与排列整齐、有效传质面积大、阻力小的规整填料应运而生,很到广泛应用。
我国大多数大型合成氨厂,在气体净化过程中,半水煤气冷却洗涤塔、常压脱硫塔、变换气加压脱硫塔,有的采用板式塔(旋流板塔),有的用散堆填料塔或空塔喷淋,大多数中型厂则采用木格子填料。无论用哪一种脱硫方法采用硫磺回收,在脱硫塔中有硫膏析出。因此采用旋流板塔,脱硫效率低。如果煤质较差,往往达不到净化效果,煤气冷却除尘采用空塔喷淋,冷却效果不好,使后工序净化增加了难度。采用散堆填料(如用海尔环等),阻力大、易堵塔使用周期短,往往生产一段时间后需停车清理,影响合成氨的正常生产。
中型氮肥厂和焦化厂煤气脱硫一直采用木格子填料。用东北红松脱脂处理后使用。由于生产过程中气液频繁窜动,使得塔内填料容易破损,使用寿命短。木板较厚,比表面积小,空隙率小,传质效果不理想。加上木格子表面粗糙,硫膏容易沉积在填料表面造成堵塔,使得塔内气液分布不均,产生偏流,致使系统阻力不断上升,出口H2S超标,系统被迫停车检修,严重影响系统的正常稳定生产。2001年浙江巨化股份有限公司合成氨厂进行23万吨/年合成氨净化系统改造,由于国家对东北红松的控制,采购越来越困难。于是杭州华纳塔器科技有限公司和浙江巨化股份有限公司合成氨厂共同研制和开发PVC格栅填料。经浙江巨化合成氨厂和宁夏丰友化工有限公司半水煤气脱硫塔、变换气脱硫塔使用,一年多来效果很好。目前杭州华纳塔器科技有限公司开发了不同型号的塑料格栅填料来满足不同的工艺要求,并能成功的应用在脱除高硫(H2S含量>3g/m3-8g/m3)的半水煤气,取得较好的效果,在煤气除尘降温过程开发了能适应100°C以上工况的金属格栅填料。格栅填料产品在2002年12月已获准国家实用新型性专利,在2002年5月29日通过国家科委部一级的技术鉴定,并在全国进行技术推广,同年11月荣获国家科技进度三等奖。