李應海,邸志濤,馬成香
(攀鋼釩煉鐵廠,四川 攀枝花 617022)
隨著國家及地方政府環(huán)保要求日益提高,焦化行業(yè)生產超低排放已作為環(huán)保治理的重點工作,因此焦爐煤氣一個重要的質量指標是H2S 含量,現(xiàn)有的焦化企業(yè)的焦爐煤氣一般都要進行脫硫工藝技術改造。國內焦化企業(yè)出廠煤氣含H2S一般要求20mg/m3以下,普遍采用堿法濕法催化氧化脫硫(鈷系催化+烤膠,簡稱PDS)工藝,脫硫塔一般有1-3 臺不等,采用一塔或多塔串聯(lián)(多級)脫硫主要是根據企業(yè)的允許的阻力降的情況而確定。對煤氣鼓風機的能力提升有限的焦爐煤氣脫硫升級改造,脫硫塔的壓力損失低顯得尤為重要。
攀鋼原有焦爐煤氣脫硫為AS 工藝,脫硫塔阻力約800Pa,為了降低出廠煤氣H2S 含量,需要采用堿法濕法催化氧化脫硫工藝進行改造,但由于現(xiàn)有煤氣鼓風機的壓力提升有限,因此要求脫硫改造后系統(tǒng)阻力不能超過800Pa 以確保煤氣輸送順暢。為此采用碳酸鈉脫硫催化氧化再生技術,其工藝流程見圖1
一般情況下脫硫塔臺數越多脫硫系統(tǒng)阻力越高,因此從控制阻力分析,采用了一臺脫硫塔脫硫。
圖1 碳酸鈉脫硫催化氧化工藝流程圖
填料的種類很多[1],大致可分為實體填料和網體填料兩大類。實體填料包括環(huán)形填料、鞍形填料、柵板填料、波紋填料等由陶瓷、金屬和塑料等材質制成的填料。網體填料主要是由金屬絲網制成的各種填料,它們的用途特性各異。
2.2.1 輕瓷波柵填料
國內焦爐煤氣脫硫塔采用的填料一般選用輕瓷波柵填料[2],規(guī)格為190×190,填料總體積為479m3。由于輕瓷波柵填料具有耐腐蝕、制造加工簡單等優(yōu)點被廣泛應用,但其缺點是壓力降較大,一般在60~80 Pa/m,另外輕瓷波柵填料的單位質量較高,塔的支承負荷大。
2.2.2 拉西環(huán)填料
拉西環(huán)填料于1914 年由拉西發(fā)明,其為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西環(huán)填料的氣液分布較差,傳質效率低,阻力大,氣體通量小,目前工業(yè)上應用,通常用陶瓷或金屬片做成,其高度與直徑相等,常用的尺寸為25mm~75mm(亦有小至6mm,大至150mm 的)。陶瓷壁厚為2.5mm~9.5mm,金屬環(huán)為0.8mm~1.6mm。
2.2.3 鮑爾環(huán)填料
鮑爾環(huán)是對拉西環(huán)的改進,在拉西環(huán)的側壁上開出兩排長方形的窗孔,被切開的環(huán)壁的一側仍與壁面相連,另一側向環(huán)內彎曲,形成內伸的舌葉,諸舌葉的側邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔,大大提高了環(huán)內空間及環(huán)內表面的利用率,氣流阻力小,液體分布均勻。與拉西環(huán)相比,鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上,傳質效率提高30%左右,鮑爾環(huán)是一種應用較廣的填料。
2.2.4 新型三菱連重環(huán)
新型三菱連重環(huán)填料是用聚丙烯塑料制作,規(guī)格為240×100×2,具有耐腐蝕、制造加工簡單、孔隙率高、堆積密度小、阻力降小等優(yōu)點。
2.2.5 各種填料特性比較
圖2 三菱連重環(huán)結構圖
從表1 的技術參數分析,三菱連重環(huán)填料的比表面積、孔隙率、阻力降都較好。
焦爐煤氣處理量90000m3/h,脫硫塔直徑Ф8400mm,高H=43.4m,其中三菱連重環(huán)填料總高16.5m,分三段安裝。三菱連重環(huán)填料為規(guī)整填料,其安裝平面圖見圖3,其下一層為錯層安裝,角度為45°。
脫硫塔于2018 年10 月投產以來,在富液再生、貧液脫鹽、脫硫溫度<35℃等參數正常的條件下,脫硫效率達到要求,脫硫塔阻力在450~600Pa,2019 年3 月對脫硫塔進行停產檢查,三菱連重環(huán)填料沒有硫膏堵塞現(xiàn)象。
表1 填料特性參數
圖3 三菱連重環(huán)填料安裝平面圖
新型三菱連重環(huán)填料作為焦爐煤氣脫硫塔的填料,與普遍采用的比表面積相當的輕瓷波柵填料、拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料等填料相比,具有單位阻力低的特點,滿足焦爐煤氣脫硫效率要求。