高效雾化喷头在湿法脱硫系统的开发与应用

1

前言

  在湿式氧化法脱硫工艺中目前绝大多数仍采用填料塔。填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传质的设备。因其具有结构简单，操作弹性大，运行稳定，便于制造等优点而被广泛应用。但填料塔应用于湿式氧化法脱硫，由于脱硫反应的特殊性，近年来填料塔所暴露的问题颇多。其中最主要的是容易堵塔，致使系统阻力大、动力消耗高、脱硫效率低及工艺物料消耗高。特别是近年来，由于企业生产能力的大幅提高，为满足生产工艺要求，脱硫塔塔径不得不越做越大。殊不知塔径越大，气液在塔内就很难均匀分布，从而导致气液偏流而发生塔堵。虽然很多企业在填料的结构和气液的分布方面做了大量的技术改造工作，以缓解填料脱硫塔堵塔等问题。但从实际工业化装置运行状况来看，许多企业仍然没有从根本上摆脱堵塔的困境，致使堵塔问题始终未能得到根本解决。基于此，我公司气体净化设计研究中心根据诸多用户反馈的信息，通过模拟实验，总结行业内诸多喷头的不足，经过反复模拟实验与改造，最终研制开发了适应于湿法脱硫的DSP型系列高效雾化喷头，并且设计了一整套科学合理的喷头分布形式，不仅**提高了脱硫效率，还更有效地防止了塔堵。

  2

DSP型系列高效雾化喷头工作原理及技术特性

DSP型系列高效雾化喷头工作原理简单的说，就是脱硫液在一定压力作用下通过与连续变小的螺旋面相切和碰撞后，变成微小的液珠喷出而形成接近于气态的雾状。故其雾化状态好坏与否，直接决定脱硫吸收反应效果。DSP型系列高效雾化喷头科学合理的设计，可使脱硫液在给定尺寸的管道上能达到最大流量值，从而使喷出的脱硫液达到高效雾化效果。由于具有畅通的通道设计，因而最大程度上减少了喷嘴的阻塞现象。为防腐蚀，其材质均采用不锈钢。其耐腐性、成雾性、防堵性已被众多用户所认可。根据其所喷淋的介质流量大小，公司设计制作了DSP-10、DSP-20、DSP-30等系列高效雾化喷头，它不仅适用于空塔喷淋脱硫设备，更实用于化工工艺气的洗气、除尘、降温等设备。

DSP型系列高效雾化喷头的主要技术参数：（1）上液压力：0.4～0.5MPa

（2）单只喷头流量：5～40Nm3／h

3DSP型系列高效 雾化喷头应用于空塔喷淋脱硫的技术背景

  空塔喷淋技术很早就被运用在化肥行业的脱硫领域，但当时由于受塔内喷头的雾化技术及设计安装的合理性而未能达到预期的效果，导致该技术没有被继续推广。而许多企业的预脱塔大都采用用于洗气、降温的喷头，由于喷头雾化效果差，加上喷头布局不太合理，致使塔内气液接触不彻底，预脱硫塔始终未能更好地发挥作用。显然，要想保证空塔喷淋的脱硫效果，首先喷头的雾化效果无疑是最为关键的因素，其次就是喷头安装的合理布局。该工艺技术的难题主要是：喷头的雾化效果，喷头在塔内的分布形式，入塔气体的分布形式，出塔气体的雾沫夹带问题，喷头的堵塞问题等。我公司气体净化研究中心针对以上问题，进行了多次试验与研究，终于解决了以上难题，使空塔喷淋工艺技术在湿法脱硫中得到成功应用。

  4

空塔喷淋脱硫的技术特点

（1）投资小，运用于新塔设计可节省约30-50%的一次性投资。

（2）彻底解决了堵塔问题。

（3）新塔设计时，塔的高度要比填料塔低10m左右。

（4）气液接触时间**缩短，**减少了气体中CO2对脱硫的影响。

（5）塔阻力小，且脱高硫能力强，特别是用于多级脱硫效果更显著。

（6）空塔喷淋技术同加压无填料脱硫塔QYD内件有机结合在一起，效果尤为显著。

5高效雾化喷头在湿法脱硫系统的应用

5.1 在常压脱硫系统的应用

5.1.1 在广西某公司预脱硫系统应用

（1）工艺参数

半水煤气处理量：125000Nm3/h

半水煤气气体成分：H2S≤7g/Nm3

脱硫系统出口H2S：80-100mg/Nm3

（2）主要流程

流程：由气柜来半水煤气经电除尘和风机后进入予脱塔，然后分别进入三台填料脱硫塔，再经洗涤罐进入后工段。

（3）设备配置：

（4）应用效果

a. 改造前运行状况见下表（（2010年1-7月）

半脱溶液主要组份数据表 单位：g/L

半水煤气量、进口 H2S含量、半脱塔出口H2S含量、脱硫效率数据表

b. 改造后的运行情况下表（2010年7-12月）

半脱溶液主要组份数据表 单位：g/L

半水煤气量、进口 H2S含量、半脱塔出口H2S含量、脱硫效率数据表

预脱硫塔设计采用DSP型高效雾化喷头的空塔喷淋技术并与现有半水煤气脱硫塔进行串级脱硫，有效的降低了生产系统的阻力（预脱硫塔阻力≤50mm水柱）。从系统运行数据情况来看，半脱溶液组份明显降低，脱硫效率明显提高。半脱系统工艺指标合格率为100%，减轻了对后工序的生产和设备影响。

5.1.2在内蒙某化工单级脱硫系统的应用

内蒙某化工有限责任公司于08年9月将Φ3800，H34000的脱硫塔改造为喷淋段与填料段复式组合的脱硫塔。改造后取得了较为满意的效果。

脱硫塔主要结构情况：塔下段为喷淋空塔段，三层喷头，每层装配DSP型系列高效雾化喷头9只；塔中上段为填料段（76×38×2.5阶梯填料，总量130m3，高度各5.8m）。主要设备配置：脱硫泵：流量468m3/h，扬程54m，一台和流量162m3/h，扬程50m二台，正常开一大一小；再生泵：同脱硫泵，开一大一小；再生槽：6500/7300/8100，配装喷射器18支。

（1）改造前脱硫塔运行情况见下表

（2）改造后脱硫塔运行情况见下表

（3）喷淋空塔段的脱硫效率见下表

5.2在加压脱硫系统的应用

5.2.1 在河南某公司0.9MPa变脱塔的应用

（1）主要设计工艺参数

操作压力0.83 MPa，变换气流量65000Nm3/h变脱塔￠3800×27830，变脱塔压差≤30KPa

入口硫化氢≤350mg/m3，

要求出口硫化氢≤10mg/m3

（2）￠3800变脱塔结构形式

根据公司所提供的工艺参数实际情况，考虑到其入塔变换气硫化氢含量较高，故本变脱塔在设计上采用QYD内件与空塔喷淋技术相结合的无填料塔。塔内上中部设置三层QYD内件，每层持液段为1m高，塔下部设置20只DSP型高效雾化喷头，单只喷头过液量为10Nm3／h。

（3）运行效果

公司于2011年11月系统开车至今，达到了较为令人满意的效果，其2012年6月份运行情况见下表：

由以上数据不难看出，该塔设计变换气量为100000Nm3/h，而实际生产气量已达十一万方/h有余，且脱硫效率高，塔阻力稳定。

5.2.2 在广西2.0MPa变换气脱硫塔应用

（1）主要设计工艺参数

设计压力2.5MPa

操作压力1.8 MPa

变换气流量100000NM3/h

变脱塔￠3200×28374

变脱塔压差≤30KPa

变换气中硫化氢≤350mg/m3

出口硫化氢≤20mg/m3

（2）￠3200变脱塔结构形式

根据工艺参数实际情况，本变脱塔在设计上仍采用QYD内件技术与空塔喷淋技术相结合的无填料塔结构形式。塔内上中部设置四层QYD内件，塔下部设置16只DSP型高效雾化喷头。单只喷头过液量为20Nm3／h。

（3）运行效果

公司于2011年6月系统开车，达到了较为令人满意的效果，其7月份运行情况如下表：

6结语

DSP型系列高效雾化喷头在湿法脱硫系统脱硫塔的成功应用，从根本上解决了填料脱硫塔令人头疼的堵塔问题。因为塔内填料的大幅度减少，再加上喷淋空塔也担负了一定的降温除尘作用，这样就可有效的避免填料产生堵塔。且喷淋空塔具有较高的脱硫效率，工业化实践证明，仅喷淋空塔的脱硫效率就高达约60%。因此，在常压脱硫系统中，对于单塔配置的企业，可将脱硫塔下段填料扒出改为空塔喷淋段，上两段填料保持不动；对于双塔或多塔配置的企业，可将前边的填料塔改为喷淋空塔，作为预脱硫塔；对于使用高硫煤的企业，可在首级脱硫中采用喷淋空塔技术。而在加压脱硫系统中，采用DSP型系列高效雾化喷头同QYD内件相结合的无填料脱硫塔技术具有脱硫效率高，投资少，塔阻力小，不堵塔的优点。

总之，湿法脱硫系统喷淋空塔采用DSP型系列高效雾化喷头，既具有较高的脱硫效率，又起到工艺气降温除尘的效果，同时减轻了填料段的负荷，更有效的防止了堵塔，从而使脱硫系统达到长周期稳定运行。