淺議洗滌填料塔優化改造

劉衛杰

（河鋼集團宣鋼公司焦化廠，河北 張家口 075100）

焦化廠凈化作業一區和凈化作業二區氣體凈化裝置脫硫塔、洗氨塔、洗苯塔填料為鋼板網填料。洗滌塔由于長時間生產運行，塔內填料層已經出現嚴重堵塞現象，塔出入口壓降很大，裝置能力遠遠不能滿足生產需要，尤其目前隨著環保要求越來越高，老舊的裝置能力無法滿足新指標，公司決定對兩套洗滌塔裝置進行改造。經過多方面比較及考察，決定采用目前先進的吸收、分離技術，更換洗滌塔內部填料及氣相和液相的進口分布器，提高塔內件填料效率，達到新工藝指標要求。

1 改造前工藝設備情況簡介

焦化廠脫硫工藝采用的是AS法脫硫，就是以焦爐煤氣中的氨為堿源，含氨水溶液為介質，采用氨硫循環洗滌法脫除焦爐煤氣中的硫化氫。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使用。脫硫塔直徑3m，設計為六層鋼板網填料，這種類型的填料有效傳質面積為每立方填料為90m2。洗氨塔直徑3.8m，六層鋼板網填料，型號與脫硫塔相同，兩臺串聯使用，規格相同。洗苯塔直徑3.8m，11層鋼板網填料。3年前為提高脫硫系統脫硫效率，焦化廠將2#洗氨塔改造為煤氣凈化深度脫硫塔。實際運行情況：原裝置系統出口硫化氫指標正常情況下硫化氫小于500mg/Nm3，實際出口硫化氫在1000mg/Nm3以上，脫硫塔壓降指標小于1500Pa，實際為3000～4000Pa，四塔串聯累計壓降大于10kPa，負壓風機負荷非常大。而且實際工業狀況距離工藝指標偏差越來越大，影響脫硫脫苯洗氨效果，如此生產狀況，生產管理操作復雜，需要經常洗塔改善煤氣阻力大的問題，必須扭轉改變。

2 裝置改造內容介紹

首先，無論是脫硫塔、洗氨塔還是洗苯塔，化工過程都是吸收，最突出的特點是放熱過程，所以特別注意氣體進料溫度及液相進料問題，并將塔內反應熱及時移走，有利于化學平衡向正方向進行。所以，在裝置停工檢修期間對各級板式換熱器進行清理疏通，改善換熱效果，將洗滌溫度調節至工況標準溫度，達到更好的洗滌效果。

其次，是增加填料層的有效傳質面積，提高吸收效率，這就是本次技改檢修的核心內容。本次填料層布置設計是按照實際工藝要求，從下到上采用不同型號填料的一個組合體，原則是在氣體進口段，被吸收介質濃度高、容易堵塞部位采用結構相對簡單、抗堵能力強的填料類型；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，則需要設置結構復雜、傳質能力強的填料型號，這樣設置的效果是可以在氣相出塔時將被吸收組分降到工藝指標范圍內，實現工藝要求。組合型填料的設計是幾種填料按照不同階段要求，量身定制而成，不同的吸收機理、工藝指標都不一樣。而原鋼板網從前到后、從上到下都是一個型號，這種設計沒有尊重客觀變化，是一種粗放型設計理念。

再次，氣體、液體均勻分布。這也是提高氣液相接觸機會，提高傳質效率的非常關鍵步驟。只要氣液良好接觸，氣相中的被吸收組分及時從氣模中擴散到液相表面，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效率。此次改造從氣相入塔開始，氣相經過雙列翅片式進氣分布器，氣體在導流片導流下延著塔截面盡可能地被均勻分布，這一級分布被稱為第一級初分布，氣流再向上運動進入第二級特殊傳質塔盤。該塔盤的盤面上有一層薄薄的液層，氣體遇到阻力后會改變流動方向，在整個盤面下部均勻擴散分布，然后沖破液層。特殊傳質塔盤的作用一是勻布氣體；二是氣相穿過塔盤時與液相接觸呈現湍流狀態，具有很好的混合傳質傳熱作用，同時，將氣相攜帶的小顆粒物洗掉，隨液相流出塔外。

液體分布器對氣液傳質同樣重要，液體能夠均勻地、等強度、多點地淋灑在填料層表面，在填料表面向下流動過程中形成均勻的液膜，氣體穿過填料層時，沿著規則通道流動，均勻地與液膜相互接觸，而且液流在填料表面呈現湍流狀態，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入液相中迅速參加反應，降低了氣相中該組分濃度，達到氣液傳質效果提高的目的。按照雙膜論要求，氣液均衡接觸是非常關鍵因素，也是填料層相比塔盤板效率高的內在原因所在。

另外，規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律，也就是說，自分布和調整能力強，相同比表面積，規整填料要比散堆填料效率高的原因，即在相同塔徑塔高，氣液負荷相同，采用相同有效傳質面積的規整填料比散堆填料傳質傳熱效率略高，理論板數略高的原因。氣相穿過規整填料層按照規則路線流過，也比同傳質面積的散堆填料更均勻，綜合比較從傳質傳熱效率角度分析，規整填料比散堆填料更好。

3 三臺吸收塔內件、填料更新改造對比分析（表1）

表1

4 結語

采用效率更高的組合型規整填料，理論板數高，傳質效率好，增設分布器，改善了氣液分布狀態，使氣液接觸機會相同，氣流、液流強度相近。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。