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高效雾化喷头在湿法脱硫系统的开发与应用

文章来源:发表时间:2022-04-06 10:31:58

1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。适应于湿法脱硫的高效雾化喷头,有一整套科学合理的喷头分布形式,不仅大大提高了脱硫效率,还更有效地防止了塔堵。

2高效雾化喷头工作原理及技术特性

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。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。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。

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

3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)气液接触时间大大缩短,大大减少了气体中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

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。

5.2在加压脱硫系统的应用

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。

6结语

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,采用高效雾化喷头同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。

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