劉衛(wèi)杰

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司焦化廠，河北 張家口 075100）

焦化廠凈化作業(yè)一區(qū)和凈化作業(yè)二區(qū)氣體凈化裝置脫硫塔、洗氨塔、洗苯塔填料為鋼板網(wǎng)填料。洗滌塔由于長時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行，塔內(nèi)填料層已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，塔出入口壓降很大，裝置能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要，尤其目前隨著環(huán)保要求越來越高，老舊的裝置能力無法滿足新指標(biāo)，公司決定對(duì)兩套洗滌塔裝置進(jìn)行改造。經(jīng)過多方面比較及考察，決定采用目前先進(jìn)的吸收、分離技術(shù)，更換洗滌塔內(nèi)部填料及氣相和液相的進(jìn)口分布器，提高塔內(nèi)件填料效率，達(dá)到新工藝指標(biāo)要求。

1 改造前工藝設(shè)備情況簡介

焦化廠脫硫工藝采用的是AS法脫硫，就是以焦?fàn)t煤氣中的氨為堿源，含氨水溶液為介質(zhì)，采用氨硫循環(huán)洗滌法脫除焦?fàn)t煤氣中的硫化氫。脫硫塔在洗氨塔前，以水洗氨得到的富氨水和脫酸蒸氨裝置返回的脫酸貧液為洗滌水來脫除煤氣中的硫化氫，形成含氨及硫化氫的富液，再送往脫酸蒸氨循環(huán)使用。脫硫塔直徑3m，設(shè)計(jì)為六層鋼板網(wǎng)填料，這種類型的填料有效傳質(zhì)面積為每立方填料為90m2。洗氨塔直徑3.8m，六層鋼板網(wǎng)填料，型號(hào)與脫硫塔相同，兩臺(tái)串聯(lián)使用，規(guī)格相同。洗苯塔直徑3.8m，11層鋼板網(wǎng)填料。3年前為提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率，焦化廠將2#洗氨塔改造為煤氣凈化深度脫硫塔。實(shí)際運(yùn)行情況：原裝置系統(tǒng)出口硫化氫指標(biāo)正常情況下硫化氫小于500mg/Nm3，實(shí)際出口硫化氫在1000mg/Nm3以上，脫硫塔壓降指標(biāo)小于1500Pa，實(shí)際為3000～4000Pa，四塔串聯(lián)累計(jì)壓降大于10kPa，負(fù)壓風(fēng)機(jī)負(fù)荷非常大。而且實(shí)際工業(yè)狀況距離工藝指標(biāo)偏差越來越大，影響脫硫脫苯洗氨效果，如此生產(chǎn)狀況，生產(chǎn)管理操作復(fù)雜，需要經(jīng)常洗塔改善煤氣阻力大的問題，必須扭轉(zhuǎn)改變。

2 裝置改造內(nèi)容介紹

首先，無論是脫硫塔、洗氨塔還是洗苯塔，化工過程都是吸收，最突出的特點(diǎn)是放熱過程，所以特別注意氣體進(jìn)料溫度及液相進(jìn)料問題，并將塔內(nèi)反應(yīng)熱及時(shí)移走，有利于化學(xué)平衡向正方向進(jìn)行。所以，在裝置停工檢修期間對(duì)各級(jí)板式換熱器進(jìn)行清理疏通，改善換熱效果，將洗滌溫度調(diào)節(jié)至工況標(biāo)準(zhǔn)溫度，達(dá)到更好的洗滌效果。

其次，是增加填料層的有效傳質(zhì)面積，提高吸收效率，這就是本次技改檢修的核心內(nèi)容。本次填料層布置設(shè)計(jì)是按照實(shí)際工藝要求，從下到上采用不同型號(hào)填料的一個(gè)組合體，原則是在氣體進(jìn)口段，被吸收介質(zhì)濃度高、容易堵塞部位采用結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、抗堵能力強(qiáng)的填料類型；隨著氣體穿過填料床層，氣相中被吸收的組分減少，濃度梯度降低，則需要設(shè)置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳質(zhì)能力強(qiáng)的填料型號(hào)，這樣設(shè)置的效果是可以在氣相出塔時(shí)將被吸收組分降到工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)工藝要求。組合型填料的設(shè)計(jì)是幾種填料按照不同階段要求，量身定制而成，不同的吸收機(jī)理、工藝指標(biāo)都不一樣。而原鋼板網(wǎng)從前到后、從上到下都是一個(gè)型號(hào)，這種設(shè)計(jì)沒有尊重客觀變化，是一種粗放型設(shè)計(jì)理念。

再次，氣體、液體均勻分布。這也是提高氣液相接觸機(jī)會(huì)，提高傳質(zhì)效率的非常關(guān)鍵步驟。只要?dú)庖毫己媒佑|，氣相中的被吸收組分及時(shí)從氣模中擴(kuò)散到液相表面，組分穿過液相表面被吸收液吸收。所以本次改造的原則是：讓氣流、液流均勻分布、充分接觸來提高傳質(zhì)效率。此次改造從氣相入塔開始，氣相經(jīng)過雙列翅片式進(jìn)氣分布器，氣體在導(dǎo)流片導(dǎo)流下延著塔截面盡可能地被均勻分布，這一級(jí)分布被稱為第一級(jí)初分布，氣流再向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入第二級(jí)特殊傳質(zhì)塔盤。該塔盤的盤面上有一層薄薄的液層，氣體遇到阻力后會(huì)改變流動(dòng)方向，在整個(gè)盤面下部均勻擴(kuò)散分布，然后沖破液層。特殊傳質(zhì)塔盤的作用一是勻布?xì)怏w；二是氣相穿過塔盤時(shí)與液相接觸呈現(xiàn)湍流狀態(tài)，具有很好的混合傳質(zhì)傳熱作用，同時(shí)，將氣相攜帶的小顆粒物洗掉，隨液相流出塔外。

液體分布器對(duì)氣液傳質(zhì)同樣重要，液體能夠均勻地、等強(qiáng)度、多點(diǎn)地淋灑在填料層表面，在填料表面向下流動(dòng)過程中形成均勻的液膜，氣體穿過填料層時(shí)，沿著規(guī)則通道流動(dòng)，均勻地與液膜相互接觸，而且液流在填料表面呈現(xiàn)湍流狀態(tài)，液膜不斷更新，新液膜吸收能力增加，氣相中被吸收組分越過氣液雙膜層進(jìn)入液相中迅速參加反應(yīng)，降低了氣相中該組分濃度，達(dá)到氣液傳質(zhì)效果提高的目的。按照雙膜論要求，氣液均衡接觸是非常關(guān)鍵因素，也是填料層相比塔盤板效率高的內(nèi)在原因所在。

另外，規(guī)整填料比散堆填料成膜效果好，而且液滴下降過程中非常有規(guī)律，也就是說，自分布和調(diào)整能力強(qiáng)，相同比表面積，規(guī)整填料要比散堆填料效率高的原因，即在相同塔徑塔高，氣液負(fù)荷相同，采用相同有效傳質(zhì)面積的規(guī)整填料比散堆填料傳質(zhì)傳熱效率略高，理論板數(shù)略高的原因。氣相穿過規(guī)整填料層按照規(guī)則路線流過，也比同傳質(zhì)面積的散堆填料更均勻，綜合比較從傳質(zhì)傳熱效率角度分析，規(guī)整填料比散堆填料更好。

3 三臺(tái)吸收塔內(nèi)件、填料更新改造對(duì)比分析（表1）

表1

4 結(jié)語

采用效率更高的組合型規(guī)整填料，理論板數(shù)高，傳質(zhì)效率好，增設(shè)分布器，改善了氣液分布狀態(tài)，使氣液接觸機(jī)會(huì)相同，氣流、液流強(qiáng)度相近。最終效果是全塔壓降明顯降低，被吸收組分在出口中的濃度降低。說明改造是必要的、成功的。