从三个典型的实例阐述新型复合传质技术在加压脱硫的应用效果

1  新型复合传质技术开发背景

新型复合传质技术是东狮公司于2015年研发并推广的实用于加压脱硫塔的高效传质技术，其技术核心采用我们公司的专利技术—改进型QYD高效传质内件和组合反应技术。此技术开发的目的是彻底解决加压原料气中高含量的硫化氢和二氧化碳的脱硫问题。

我们知道，随着化工企业原料气中H₂S及CO₂含量的大幅度增高（H₂S高达4g/l左右， CO₂高达43%左右），这样就给湿法脱硫塔的选型及H₂S的脱除带来了不小难度。选用行业内较成熟的填料塔固然可行，但因原料气中H₂S和CO₂含量较高，极易产生塔堵。而且由于原料气中较高含量CO₂的存在，碱液在吸收H₂S的同时，就不可避免的吸收了CO₂而生成了大量的NaHCO₃，使脱硫液中有效成份Na₂CO₃的组份大幅度下降，势必会造成碱和脱硫催化剂的消耗上升。所以选择一种既不堵塔又能减少化工物料消耗的脱硫塔型就成为这个工艺的核心。为了彻底解决较高含量的硫化氢和二氧化碳的加压原料气脱硫问题，我们公司在脱硫塔的设计上采用了新型复合传质技术，即把QYD内件传质技术与组合反应技术或填料段有机的融合在一起。该技术在化工企业推广应用后，取得了令人满意的效果。

2  新型复合传质技术工作原理及结构形式

2.1  工作原理

新型复合式传质脱硫塔的工作原理是，首先原料气在塔下部同组合反应器进行预脱硫（脱硫效率达30-50%），再经过二到三层的QYD传质内件进行二次脱硫后，达到出口硫化氢指标要求。若原料气中硫化氢含量较高（在≥500mg/Nm³，而且有的厂家已达3500mg/Nm³以上），我们将根据其工艺状况，再设置一定高度的填料段来作为最后把关，保证脱硫后的硫化氢含量达到工艺指标要求。

2.2  新型复合脱硫塔的结构形式

新型复合传质脱硫塔结构形式主要是依据客户所提供的工艺参数，因地制宜地进行新塔设计或者旧塔改造。新型复合传质脱硫塔的结构形式主要有以下几种：组合反应器+QYD内件， QYD内件+填料段，组合反应器+QYD内件+填料段等，而QYD内件的层数和填料段高度是根据原料气中的硫化氢和二氧化碳含量高低来确定的。

3  新型复合传质脱硫塔技术特点

⑴较填料塔相比，占地面积小，投资小，可减少30-50% 的设备投资。

⑵用于新塔设计时，塔的高度要比填料塔低10m左右；用于旧塔改造时，改造工期短，见效快。

⑶溶液循环量小，脱硫效率高。而且气液接触时间较短，大大减轻了原料中CO₂对脱硫系统所产生的影响。

⑷内件安装简便，操作弹性大，不堵塔。

4  新型复合传质脱硫塔工业化应用

4.1  应用实例1：在山东某化工公司旧塔改造的应用

变脱系统基本情况：变换气总流量100000Nm³/h，操作压力2.0MPa。两台并联的Φ2600变脱塔运行，变换气H₂S≤800mg/Nm³，要求变脱后H₂S≤20mg/Nm³。我们经工艺计算，两台Φ2600变脱塔单塔空速较高，属超负荷下运行。不仅变换气硫化氢含量较高（正常在600-800mg/Nm³），而且CO₂含量也较高（30 %左右）。故我们在其改造设计上，采用了新型复合传质脱硫技术。即在变脱塔的上部设置了一段3800mm的散装填料，塔中部设置了三层QYD传质内件，塔下部设置了组合反应器。经开车调试，完全达到了改造要求。变换气总流量在100000Nm³/h左右，入口H₂S 600-700mg/Nm³，变脱出口H₂S≤10mg/Nm³，脱硫效率≥99%，溶液循环量单塔190Nm³/h（改造前280Nm³/h）。脱硫塔结构如下图。

4.2  应用实例2：在湖北某化工公司的新塔设计中的应用

变脱系统基本情况：变换气流量14.5万Nm³/h，操作压力2.0MPa。变脱系统两台变脱塔A塔和B塔并联运行，两塔均为填料塔，直径均为4.0米，高34米。三台450Nm³/h的脱硫泵，两开一备。新增一台直径为3.0米，高度在27米的变脱塔C，该塔采用新型复合传质脱硫塔。塔内上部采用一段5米高的填料，下部采用三层改进型QYD传质内件。C塔设计气量为5.8万Nm³/h，变换气H₂S含量150-200mg/Nm³，出口H₂S≤20mg/Nm³。系统新增C变脱塔的目的是甩掉A塔或B塔便于检修，即C塔同A塔或B塔并联运行来满足生产要求。C变脱塔结构如下图。

变脱开车运行情况：通过近一周的运行情况来看，在生产满负荷14.5万Nm³/h的状况下，C塔进口硫化氢在150mg/Nm³时，出口硫化氢稳定在3mg/Nm³；B塔14-20mg/Nm³波动；C塔循环量205m³/h左右，B塔循环量395Nm³/h左右。通过以上数据对比不难看出，C塔脱硫效率明显优于B塔。且C塔循环量仅205m³/h左右就能满足生产要求，而B塔循环量却在395m³/h左右。故C塔节电效果亦优于B塔。

应用实例3：在浙江某化工公司新塔设计的应用

主要工艺参数如下：变换气流量22000Nm³/h，变换气压力1.10MPa，变换气中H₂S≤3500mg/Nm³，CO₂含量43%，要求变脱后H₂S≤20mg/Nm³。因其变换气中H₂S含量高达3500mg/Nm³，而且CO₂含量43%较高。因此我们公司在其变脱塔的设计上，采用了喷淋空塔串联新型复合传质技术脱硫工艺，即一台∮2800的喷淋空塔串联一台∮2800的新型复合传质脱硫塔。其中新型复合传质脱硫塔的结构形式为，塔上部设置三段5000mm的散装填料，塔中部设置了三层QYD传质高效内件。

新变脱塔运行情况：今年十一月中旬开车，经调试完全达到了设计要求。变换气流16000-22000Nm³/h，变换气压力1.10MPa，变换气中H₂S 3500mg/Nm³左右，最高达4300mg/Nm³，变脱后H₂S在9-17mg/Nm³，溶液循环量为350Nm³/h。由于新上的280Nm³/h的脱硫泵暂不具备运行条件，∮2800的喷淋空塔尚未投入运行。

5  结束语

新型复合传质技术的研发成功，从根本上解决了加压脱硫塔令人头疼的堵塔难题。而且改造时间短，投资小，脱硫效率明显提高，节能效果显著。东狮公司始终根据用户反馈来的信息，在不断地改进、优化、拓展QYD传质内件技术，使其发挥最佳的应用效果。新型复合传质技术必将为各化工企业带来更好的经济效益!