0 前 言

填料脱硫塔伴随脱硫走过了几十年的路程，客观的说，在小负荷、低硫化氢、小塔径的情况下，与其它塔形相比，填料脱硫塔显示了它的优越性。然而，对现代化大规模连续性生产装置而言，填料脱硫塔在脱硫中暴露的问题越来越突出，特别是高硫煤的运用更加暴露出问题的严重性，往往给企业带来了巨大的经济损失。从现实工业化生产实际情况看，填料脱硫塔主要存在如下几个方面问题：

（1）经常堵塔。

（2）塔阻力大。

（3）动力消耗高。

（4）运行费用大。

（5）投资费用大。

（6）气体、液体分布难。

（7）溶液循环量大且不易调节。

虽然很多企业在填料的结构上和气体、液体的分布技术上做了大量的技术改造工作，使填料脱硫塔堵塔等诸多现象有所缓解，但从实际运行状况看，许多企业仍然没有从根本上摆脱堵塔的困境。那么在科学技术迅速发展的今天，我们能不能依据脱硫化学反应的机理采用更加科学合理的技术来取代填料呢？在这里向大家介绍化肥行业常压脱硫（半脱）及加压变换气脱硫的无填料技术，在此与各位同仁共勉。

1  常压脱硫的无填料技术——空塔喷淋技术

对于半脱来说，由于压力的局限性，我们不希望系统有过多的阻力（这种阻力大多来源于脱硫塔），否则它不仅严重影响压缩机的打气量，同时大大增加了风机的动力消耗。特别对于多级脱硫来说，压差对系统的影响极为敏感。如果是前置脱硫（气柜前脱硫），这种影响更为突出。它不仅影响了造气炉的产气量，而且严重的威胁安全生产。如何解决这个问题？我们认为，一直延续使用几十年的填料脱硫塔完全可以被无填料塔所取代，而在诸多无填料塔技术当中，空塔喷淋技术可作为首选。结构如图所示：

近几年来，许多工业生产实践也充分证明了这种技术的可能性和可靠性。特别是全低变技术的广泛运用，更加开阔了空塔喷淋技术的研发空间。对于空塔喷淋技术大家并不陌生，很早以前就被运用到脱硫上来，只是由于受到当时技术的局限性（指喷头的雾化技术以及设计安装的合理性没能达到预期的效果），才使这个技术没有被推广开来。就半脱工艺的特殊性看，与其它无填料技术（旋流板、喷射塔、湍球塔）相比，喷淋技术是最有发展空间和发展前途的技术。我公司经过多年的努力，不仅研制开发适应于脱硫应用的高效物化喷头，而且设计了一整套灵活巧妙的喷头布置形式，大大提高了脱硫效率，这也为传统的依靠填料为传质介质的脱硫向无填料气液直接的转化提供了技术支撑。通过众多的生产事例证明，空喷技术在半脱上的应用意义十分重大，它主要解决了如下诸多问题：

(1) 彻底解决堵塔问题。

(2) 解决系统阻力大的问题，实现反应段零阻力。

(3) 提高脱硫液的硫容，降低溶液循环量且易于调节。

(4) 解决设备庞大问题（与填料塔相比，同等条件下，塔的总高度下降约1/3）

(5) 降低一次性投资（与填料塔相比，同等条件下要减少20%～30%）。

(6) 有效提高了高压缩机打气能力，提高了产量。

（7）对于气柜前脱硫，空塔喷淋技术的应用，对于提高煤气炉产气量、稳定操作，降低动力消耗，起到非常重要的作用。

近几年来，我们为很多企业设计了全空塔和半空塔，运行效果十分理想。如内蒙古红骏马、宁夏富荣化工、河南飞行化工、山东烟台万华等。特别是2009年，我们为几家很有代表性（规模较大或硫化氢比较高）的企业设计了这种塔型，如：

广西柳化：一期 处理气量:115,000Nm³/h , H₂S含量: 7g/Nm³

二期 处理气量:68,000Nm³/h, H₂S含量: 7g/Nm³

江西碱业 : 处理气量: 105,000Nm³/h ,

H₂S含量: 5g/Nm³

乌海西部煤化工: 处理气量: 50,000Nm³/h , H₂S含量: 9g/Nm³

徐州丰成化工: 处理气量 : 100000Nm³/h, H₂S含量: 5g/Nm³

其中广西柳化一期已于今年7月7日正式开车，运行效果非常好，脱硫效率高。运行几个月后，我们将对系统进行详细总结，及时为广大客户提供这方面的信息。

对于空塔喷淋这样的技术虽然很早就被运用在脱硫上，但针对于脱硫液这种特殊的介质来说，这方面的物化参数很少见，即使有，也是仅供参考而已。尤其是循环量的选取，是空塔喷淋技术最为关键的技术参数，它不仅与处理气量、入口硫化氢含量、脱硫的精度、系统的压力、温度等因素有关，更重要的是，它还与喷头的结构形式及工作状态下的雾化效果有很大的关系。我们曾多次参加这方面的技术招标，在同样达到某一净化度的情况下，大家所设计的循环量却是大相迳庭，这也充分说明对空塔喷淋技术的研究上还有许多深层次的问题有待研究。因此，对于已经运行的装置来说，无论是设计单位还是用户，都应该认真总结和分析，特别是一些运行的理化数据，都是宝贵的一手资料，它能为该技术在以后的推广应用中提供坚实的理论依据。

当然要想真正实现用空喷技术取代填料，必须切实解决如下六大问题：

⑴ 喷头的雾化技术(并不是所有的喷头都可以运用在脱硫上的)。

⑵ 喷头在塔内的布置形式。

⑶ 解决气沫夹带问题(这也是全空塔技术的焦点和难点问题)

⑷ 防止喷头自身堵塞问题。

⑸ 解决熔硫残液回收问题。

⑹ 解决气体的初步分布问题。

而这6大难题目前一一被我门所攻克，并从已用的生产装置上得到有效的验证。

2 变脱塔的无填料技术——QYD技术

近年来由于变换工艺的调整（中低、中低低、全低变、低低低）、压力等级的提高（有的已达4.0Mpa），以及高硫煤的运用（变脱入口硫化氢500 mg/Nm³～700mg/Nm³有的甚至到1.0g/Nm³以上），变脱的负荷越来越大，因此设计的难度也越来越大，大家对此很茫然。如果单纯从净化度上来说，这个难度并不大，填料脱硫塔基本都能满足生产需要。然而从实际生产状况看，变脱设计的难度并不在净化度，而在于:

（1）堵塔(这是填料脱硫塔特别是散装填料无法回避的问题)。

（2）再生状况不好，硫泡沫浮选不好。

（3）带液现象比较严重。这些现象在压力等级较高的变换气脱硫上表现极为突出。我们通过理论研究和实践总结分析，造成这种现象的主要原因是：一方面是由于碱溶液吸收硫化氢反应的本身（硫化氢含量越高，分压大，反应速度快，析硫速度快，瞬间大量的单质硫极易黏附在填料上）以及化学反应产物的特殊性（单质硫的黏附性强）造成的。因此压力等级越高，硫化氢含量越高,这种现象就越明显。这也是近年来变换气脱硫经常出现堵塔的一个重要原因之一。另一方面，在较高压力情况下，变换气中有一些醇类、酚、萘等有机物的存在污染了脱硫液并改变了脱硫液的物化性质。另外,碱溶液吸收硫化氢的同时也吸收大量的CO₂，这些气体在减压解吸过程中严重影响了硫泡沫的正常浮选。因此，这两种因素是造成脱硫塔带液和再生状况不好的突出原因。针对这些问题，那么在加压原料气脱硫中有没有更好的技术来代替填料呢？在这里我向大家介绍一种新型高效复合传质内件,即QYD型加压原料气脱硫塔传质内件，它从根本上解决了这个问题。具体如下：

⑴ 内件的结构形式(见下图)

⑵  SHAPE  \* MERGEFORMAT 该内件技术特点如下：

（a）如果用于新塔设计，在直径不变的情况下，塔的高度要比填料塔降低1/3左右。

（b）无论用于新塔设计还是旧塔改造，该装置投入运行后，脱硫液的硫容要增加一倍左右，这样溶液的循环量要比填料塔降低３0%左右。

（c）该装置在用于新塔设计时，由于塔的高度大幅度降低，因此在选取泵的扬程时也要比原来低10米左右，这样大大降低了脱硫泵的动力消耗。

（d）由于气液接触时间大幅度降低（25S左右，三层装），这样脱硫原料气中CO₂对脱硫液的影响将得到有效的改善，这更加有利于脱硫液对硫化氢的选择性吸收、这对于溶液的再生、硫泡沫的浮选以及降低NaHCO₃的生成率都有极大的好处。

（e）如果用于旧塔改造，该装置投入运行后，该塔的生产能力将提高10%左右。

（f）如果用于新塔设计，与填料塔相比，可节省约30%的一次性投资