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新型塔内件格栅填料脱高硫技术总结
造气洗涤塔中的应用总结
杭州华纳塔器科技有限公司 沈树荣 |
二、改烧高硫煤的技术问题
同一产地的高硫煤与低硫煤在固定层煤气发生炉生产的半水煤,气中H2S比较,一般晋城阳泉优质煤,半水煤气中H2S≤0.7-1g/Nm3,而高硫煤在3-5g/Nm3,甚至高到8-10g/Nm3。半水煤气在脱硫装置中,一般采用填料塔或空塔喷淋。煤气在脱硫过程中,有硫膏析出,脱硫液由于再生过程中也有悬浮硫,因此运行周期短。脱硫系统至少3-5个月因堵塔造成系统压差大而被迫停车清洗填料,影响正常生产。如果用空塔喷淋,脱硫效率低,不能保证煤气净化率,影响系统的生产。为此本公司于2001年开发了塑料格栅填料技术。经四年多来,对产品作较大改进,原来材质采用PVC(聚氯乙烯)现改为PP(聚丙烯),对产品结构上也进行了较大改进,使用温度由原来45-50℃,现提高到80-100℃,抗压强度试验如GS-2型可以到165吨/米2,GS-5型可以到300吨/米2以上。格栅填料产品于2002年12月已获得国家实用新型专利,在2002年5月29日通过国家科委部一级技术鉴定,并在全国进行技术推广,至今成功地应用在合成氨厂、焦化厂、煤气厂脱硫系统改造和新建塔近100台,改造后大部分工厂改烧了高硫煤,取得较大的经济效益。
格栅填料技术主要由三部份组成:脱硫塔格栅填料计算数学模型、液气分布器、格栅填料。
格栅填料数学模型,是脱硫塔计算的关键,传统填料塔计算方法,是根据传质系数、空塔速度、理论塔板数计算脱硫塔塔径、填料高度等,是一种静态计算方法。由于煤气在脱硫塔内气体进口到气体出口H2S浓度是在变化,气体进口H2S高,随着气体上升,出口H2S低,开始推动力大根据工艺要求,达到一定的净化度,因此我们以反应动力学,不同的吸收液实际测定数万个数据,整理建立了数学模型。主要是根据格栅填料板间变化,随着气体上升H2S浓度的变化而变化。原则上是进口H2S浓度高、板间距大,随着气体上升的H2S浓度降低,板间距减小,传质面积增加,形成脱硫反应浓度曲线和板间距变化曲线最大限度一致,求得最佳操作曲线,在保证净化度前题下,求得最小阻力。这是目前任何一种填料设计和计算做不到的。
气液分布器:脱硫液经再生后,还有一部分悬浮硫;液体分布器的设计主要是一要分布均匀,二不能堵塞,原始气体均匀了,不会偏流,使气液接触良好。
格栅填料:它是以塑料板片作为主要传质构件,板片垂直于塔截面与气流和液流方向平行,上下两层呈45°旋转,整体塔内气流和液流逆向旋转,旋流流动接触,液体靠重力沿填料表面下降,在填料表面形成液膜呈膜状向下流动,气体作为连续相自下而上流动与液膜接触传质,气液之间形成滴或膜接触,随着气速增加,液体自上而下液滴变细,气液接触良好。
格栅填料板片之间距离较大,空隙高、气体和液体有固定的走向,每层板的通道非常均匀,板间距的设计底部板间距大,随着气体的上升板间距逐渐减小。下塔底部气体进口H2S浓度高,推动力大,板间距大,脱硫液易硫膏析出,板间距大,不会堵塔。气体出口H2S浓度低,推动力小,板间距减小,传质面积高,气液两相间的作用增加,保证气体的净化度,因此塔的阻力很小。格栅填料塔内持液量很小,不存在填料床内充满液体,液泛速度很高,所以格栅填料对旧塔改造可以选用较高的空塔速度,是一般填料塔2-2.5倍,大大提高了生产能力,对新塔设计可以减小塔的直径和高度。
由于格栅填料板片之间距离较大,板片表面非常光滑,气体上升和液体下降阻力大大降低,气体和液体有固定的通道、液体在板片之间不断冲刷接触,使得硫膏不会在填料表面停滞、沉积、淤积和堵塞,因此格栅填料是一种高效、大通量、低压降、不会堵塔的新型规整填料,实践证明,在改烧高硫煤的塔器中,完全能够适应,具体介绍部份化肥厂应用实况。