淺議洗滌填料塔優(yōu)化改造

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(zhǎng)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(lái)越高，老舊的裝置能力無(wú)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(guò)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(jiǎn)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(lái)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(lái)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(wèn)題，必須扭轉(zhuǎn)改變。

2 裝置改造內(nèi)容介紹

首先，無(wú)論是脫硫塔、洗氨塔還是洗苯塔，化工過(guò)程都是吸收，最突出的特點(diǎn)是放熱過(guò)程，所以特別注意氣體進(jìn)料溫度及液相進(jìn)料問(wèn)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(jiǎn)單、抗堵能力強(qiáng)的填料類型；隨著氣體穿過(guò)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(méi)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(guò)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(lái)提高傳質(zhì)效率。此次改造從氣相入塔開(kāi)始，氣相經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)程中形成均勻的液膜，氣體穿過(guò)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(guò)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(guò)程中非常有規(guī)律，也就是說(shuō)，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(guò)規(guī)整填料層按照規(guī)則路線流過(guò)，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(yǔ)

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(shuō)明改造是必要的、成功的。