小氢肥第41卷第4期2013年4月
变换气脱硫系统新型变脱塔设计与应用
张大涛
（山东晋煤明升达化工有限公司山东泰安271400）
山东晋煤明升达化工有限公司（以下简称明升达公司）年生产能力为合成氨120kt、尿素 180kt、橡胶防老剂5kt、食品级二氧化碳20kt、甲醇20kt及无碳氨水15kt。变换气脱硫系统原为@3000mm×31800mm填料吸收塔改造而成，随着产量的增加，变换气脱硫系统处于超负荐运行状态，变脱塔压差大、带液，被迫开近路维持生产，变脱后HS指标无法得到保障，变脱塔，再生槽等设备腐蚀严重，变脱塔塔体多次发生泄漏，成为重大安全隐患。为此，开发一种投资少、脱硫效率高、节能、不堵塔且能长周期稳定运行的新型
变脱塔，已成为明升达公司的当务之急。 1
设计方案的确定
1.1脱硫催化剂的确定
目前，我国氮肥行业变换气脱硫工艺绝大多数采用混式催化氧化法，脱硫催化剂主要有 KCA，"888”OTS，DDS,PDS及拷胶等，这些催化剂的原理基本上大同小异，作用各有千秋。拷胶和KCA对变换气中H,S含量较高时.效果较好，但脱硫后的H,S精度不是很理想；“888”，DDS， OTS等对脱硫后变换气中H,S含量可以达到比较低的指标，但对脱硫前变换气中H,S含量有严格的要求。结合明升达公司的实际情况，决定采
用KCA和888”催化剂混用形式。 1.2脱硫塔的确定
目前，我国氮肥行业变换气脱硫系统中基本上采用填料吸收塔和板式吸收塔，填料吸收塔约占70%。在填料吸收塔中，根据气液分布装置和填料的不同，又有规整填料塔和散装填料塔。填料吸收塔具有结构简单、压力降小、造价低、维修施工方便、耐腐蚀等优点；缺点是气液分布不均匀时吸收效率低、易堵塔，为保持一定的气液比，液体的循环量较大，能耗较高。板式吸收塔是分级
万方数据
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接触型气液传质设备，主要有垂直筛板塔、浮阀塔和QYD型内件变换气脱硫塔。板式吸收塔具有脱硫效率高、处理能力大、操作弹性大、不易堵塔、所需循环量小、能耗低等优点，缺点是结构复杂、造价高投资大、维修施工不便、内件易腐蚀。结合明升达公司的实际情况，经过反复论证和工艺、设备方面的计算，决定研制一种新型高效变脱塔。 1.3新型高效变脱塔的原理
新型高效变脱塔充分利用H,S和碱溶液瞬间反应的特性，采用气体在液体中鼓泡吸收，利用气体分布装置和气泡再布装置形成大量的小气泡，使小气泡在极短的时间内与脱硫液充分混合接触、瑞动传质，极大提高了气体中H,S的吸收速度和净化度，从而大大降低设备的高度和脱硫液的循环量。该新型高效变脱塔由塔体、塔板、侧向导气管、气体平衡管、气体分布器和气泡发生器、弓形降液管和液封槽、除沫器以及组装以后形成的持液段等部分组成。
气体流向：气体从塔底部直接进人气体分布器和气泡发生器，从气泡发生器出来以后在持液段内与脱硫液“潜水”快速鼓泡接触，此时气体中的H,S迅速与脱硫碱液发生反应；同时，气体以小气泡形式在浮力作用下向上升腾。为了强化气泡与碱液充分接触和防止严重的气液夹带，在气泡升腾过程中，气体分布器将大气泡进一步破碎形成无数的小气泡群，从而强化了气液传质过程。经过第1级吸收后，此时H,S的脱除率可达 50%~60%，通过初步净化后的气体沿侧向导气管依次进人第2级和第3级吸收，脱硫效率达到 98%以上，净化后的气体再经除沫器除去气沫夹带的液滴及硫泡沫后出塔。
液体流向：脱硫液从上部进液管口直接打人上层塔板，吸收部分H,S后，经弓形降液管和液封桶依次溢流至第2和第3层塔板，完成吸收过