對(duì)沖式管道反應(yīng)器在濕式氧化法脫硫的開發(fā)與應(yīng)用

作者：狄成運(yùn)
對(duì)沖式管道反應(yīng)器是我公司近幾年來(lái)推出的新產(chǎn)品，自2014年開始研發(fā)推廣以來(lái)，至2016年已經(jīng)有十幾套裝置用于工業(yè)裝置中，大多都在安裝調(diào)試期。2016年8月13日有兩套常壓脫硫裝置中的對(duì)沖式管道反應(yīng)器正式投入運(yùn)行，到目前為止，取得了令人滿意的結(jié)果。
首先，把對(duì)沖式管道反應(yīng)器的工作原理簡(jiǎn)單介紹一下。大家知道濕法脫硫工藝是通過(guò)氣液兩相接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，氣液接觸面越大，脫硫反應(yīng)就越好，脫硫效率就越高。而氣液為分散相時(shí)，分散相被連續(xù)相包括，接觸就大，在單位時(shí)間反應(yīng)就好。目前，在所有的脫硫反應(yīng)中，只存在氣液兩相均為連續(xù)相或氣液兩相只有一相為分散相，另一相為連續(xù)相的狀態(tài)。就單位時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)效率而言，以上三種狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如氣液兩相均為分散相接觸時(shí)的效率高。如果有一種辦法能夠使得氣液兩相均為分散相同時(shí)存在，這樣氣液兩相的接觸面就無(wú)限大。而對(duì)沖式管道反應(yīng)器的研發(fā)推出就使得氣液兩相均為分散相同時(shí)存在成為一種可能。
對(duì)沖式管道反應(yīng)器就是利用氣相與液相相對(duì)方向高速流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊力，使得氣體變?yōu)闅馀菀后w變?yōu)橐旱味嗷グ?，均勻地混合在一起，形成一個(gè)泡沫區(qū)，這時(shí)的氣液接觸面非常大，所以短時(shí)間內(nèi)脫硫效率非常高。由于氣液連續(xù)流動(dòng)不斷補(bǔ)充，所以泡沫區(qū)內(nèi)氣液的界面不斷更新變化，泡沫區(qū)內(nèi)氣液兩相呈湍流狀態(tài)，并且連續(xù)存在。由于脫硫反應(yīng)是在瞬間完成的，脫硫效率可以在短時(shí)間內(nèi)很高，而這一切都是在管道中完成的，不需要其它任何設(shè)備。
下面介紹一下近期開車使用的對(duì)沖式管道反應(yīng)器的運(yùn)行情況。該公司并聯(lián)兩套脫硫裝置，氣源為兩段式煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣，壓力在20kpa左右，氣量單套裝置在35000nm3/h，對(duì)沖式管道反應(yīng)器后串∮4500脫硫塔一臺(tái)，進(jìn)口h2s為4500mg/nm3，出口要求小于100mg/nm3，循環(huán)量單塔1050m3/h，兩套均為新上裝置，8月11日原始開車。生產(chǎn)調(diào)試正常后，13rixiawu開對(duì)沖式管道反應(yīng)器，使用脫硫塔底部的半富液作為脫硫液。調(diào)試正常后測(cè)得對(duì)沖式管道反應(yīng)器壓差為0.4kpa（兩套相同），脫硫結(jié)果因?yàn)槿狱c(diǎn)不對(duì)，帶液較嚴(yán)重，影響分析結(jié)果，后來(lái)做一取樣分離器，15日開始正常取樣分析，
從8月15日至8月29日停車，一共開車14天的時(shí)間里，兩套反應(yīng)器共取樣28個(gè)，每套裝置每天取樣分析一次。結(jié)果顯示，硫化氫入口zui高為4134mg
/nm3，zui低為1067mg/nm3，反應(yīng)器出口zui高為1189mg/nm3，zui低為87.2mg/nm3，脫硫效率zui高為94.1%，zui低為38.4%，平均脫硫效率一線裝置為77.5%，二線裝置為72.6%，脫硫液出口硫容zui高為0.45kg/m3。
關(guān)于脫硫效率分析，取樣28個(gè)，脫硫效率90%以上的3個(gè)，80-90%的11個(gè)，70-80%的5個(gè)，60-70%的2個(gè)，50-60%的3個(gè)，40-50%的0個(gè)，30-40%的3個(gè)，無(wú)效取樣一個(gè)（反應(yīng)器出口比入口h2s還要高）。脫硫效率大部分在80-90%之間，其次在70-80%和90%，共計(jì)19個(gè)樣。低效率的8個(gè)樣中，進(jìn)口h2s高于2000mg
/nm3的樣只有3個(gè)，5個(gè)樣均低于2000mg/nm3，沒有一個(gè)樣高于3000mg/nm3，可見不是進(jìn)口硫化氫高的影響，應(yīng)該與取樣分析有關(guān)，或者脫硫液偏少不能形成有效的泡沫區(qū)有關(guān)。因?yàn)殚_車后不久，流量計(jì)失靈，電機(jī)電流又顯示偏高，而調(diào)節(jié)流量沒有依據(jù)（事后檢測(cè)電流表偏大，流量計(jì)不準(zhǔn)確），由于剛開車，分析人員初次操作分析，可能有誤差，特別是取樣環(huán)節(jié)。
關(guān)于硫容，分析以上樣品后得出進(jìn)口硫高時(shí)硫容高，進(jìn)口h2s3000mg/nm3以下時(shí)，硫容一般不會(huì)高于0.3kg/m3，進(jìn)口4000mg/nm3時(shí)，出口硫容可達(dá)0.4kg/m3以上，所以可以分析斷定，當(dāng)進(jìn)口h2s大于5000mg/nm3時(shí)，對(duì)沖式管道反應(yīng)器的硫容有可能更高。
關(guān)于溶液循環(huán)量，循環(huán)量低時(shí)，對(duì)于生成有效的泡沫很不利，適當(dāng)提高循環(huán)量，有利于形成泡沫區(qū)，過(guò)大的循環(huán)量反而不利于泡沫區(qū)的形成，而且系統(tǒng)阻力還會(huì)上升。
關(guān)于系統(tǒng)阻力，通過(guò)對(duì)以上兩套運(yùn)行裝置的分析，系統(tǒng)阻力與當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)的阻力值稍低一些，可見對(duì)沖式管道反應(yīng)器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的阻力影響很小。
由于對(duì)沖式管道反應(yīng)器良好的工作狀況，使得后面的脫硫塔工作負(fù)荷大大降低，可以極大的減輕堵塔的機(jī)率，確保長(zhǎng)周期運(yùn)行，并可以適當(dāng)?shù)慕档腿芤貉h(huán)量，以降低運(yùn)行費(fèi)用。
另外對(duì)沖式管道反應(yīng)器使用的是半富液（脫硫塔底部溶液），另需上一臺(tái)半富液泵即可，并不增加貧液和富液的循環(huán)量。
在以上兩套對(duì)沖式管道反應(yīng)器運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我們對(duì)對(duì)沖式管道反應(yīng)器有以下幾點(diǎn)特別的總結(jié)：
1、凈化效率高。對(duì)沖式管道反應(yīng)器凈化反應(yīng)迅速、快捷、充分，單級(jí)脫硫效率可達(dá)70%以上；
2、能耗低。對(duì)沖式管道反應(yīng)器利用了氣液體的運(yùn)動(dòng)能量，用較少的脫硫液即能達(dá)到較高的脫硫效率；
3、噴嘴不堵塞，操作穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)阻力相對(duì)穩(wěn)定且不易變化，不產(chǎn)生硫堵的現(xiàn)象；
4、應(yīng)用范圍廣。從對(duì)沖式管道反應(yīng)器的工作原理我們可以判斷出相對(duì)于化學(xué)吸收的過(guò)程，對(duì)沖反應(yīng)器更適合于物理過(guò)程，所以對(duì)沖式管道反應(yīng)器也可以用于降溫、除塵、洗氣等工況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在以上工況下，對(duì)沖管道反應(yīng)器的工作效率更高，有些可達(dá)95%以上。
5、投資低。對(duì)沖反應(yīng)器通過(guò)管道吸收，省去了塔類設(shè)備。同時(shí)，脫硫液用量也大大減少，所以同樣的脫硫效率，其投資只有填料塔的三分之一至五分之一，運(yùn)行費(fèi)用也大大低于填料塔。另外，對(duì)沖管道反應(yīng)器占用空間很小，這點(diǎn)對(duì)于現(xiàn)有裝置改造尤其重要。
采用該技術(shù)的脫硫裝置與傳統(tǒng)裝置比較，具有操作簡(jiǎn)單、脫硫效率高、脫硫液用量少、運(yùn)行阻力小、不產(chǎn)生硫堵、占地面積小等特點(diǎn)，是對(duì)現(xiàn)有脫硫技術(shù)的補(bǔ)充與發(fā)展。在濕式氧化法脫硫中非常適合作為預(yù)脫塔，而且常壓和加壓脫硫均可適用，對(duì)于現(xiàn)有裝置，在塔前串一套本裝置，可以大大地減輕脫硫塔的負(fù)荷，降低脫硫液用量，提高脫硫精度，兩塔串聯(lián)運(yùn)行的有可能減少一個(gè)塔。另外還可以改燒高硫煤，以降低生產(chǎn)成本。在山東某公司的兩套裝置原來(lái)設(shè)計(jì)為兩塔串聯(lián)運(yùn)行，增加對(duì)沖式管道反應(yīng)器后，均改為單塔運(yùn)行。
我公司對(duì)沖式管道反應(yīng)器的成功應(yīng)用，對(duì)于脫硫行業(yè)是一個(gè)利好消息，它為廣大用戶提供一個(gè)新的思路，其投資少、見效快、效率高、費(fèi)用低的特點(diǎn)必然會(huì)使廣大用戶所青睞。我公司愿以zui好的技術(shù)、zui大的誠(chéng)意，為廣大用戶服務(wù)，與大家一起共同推進(jìn)脫硫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。