1 前言

湖南智成化工凈化分廠變脫系統有兩臺變脫塔可并聯操作，其中1^#變脫塔塔徑為Φ3400mm，塔高約32米，原來采用垂直篩板結構，運行6年后內件腐蝕嚴重，無法滿足系統高負荷生產情況下的脫硫傳質要求，且塔運行阻力高，塔頂帶液現象頻發，導致氣體出口管道沖刷嚴重，直接危及后工序的正常生產，一直以來僅靠2^#變脫塔分擔負荷，可該塔是填料塔，不僅對溶液循環量要求高，一旦填料出現堵塞很難在正常生產處理下來，這使得變脫系統不僅電耗高，再生系統溶液停留時間短再生效果差無法滿足系統高負生產要求，成為公司生產上的瓶頸。

2 改造方案及實施

為解決這一系列缺陷，本公司委派凈化分廠與長春東獅科貿公司聯系后，通過雙方交流意見，制定了該塔的技術改造方案。在滿足工藝條件的基礎上，兼顧系統阻力與脫硫效率，本改造設計采用了三層QYD內件與三層空塔噴淋的復合塔型技術。

改造后應滿足的工藝參數為處理氣量：變換氣100000Nm³/h，操作壓力：1.8～2.0MPa，進口氣體溫度：≤40℃，變換氣脫硫塔進口變換氣中H₂S含量：150～300mg/m³，要求變換氣脫硫塔出口氣中H₂S含量：≤20mg/m³，變脫塔設計壓差：≤30KPa。

具體的改造實施方案：（1）把原塔所有內件全部扒出，但保留氣體分布裝置，對塔頂的溶液分布管進行改造，延長溶液管至第一層QYD塔板，其作用一是減少氣沫夾帶，二是充分發揮上段作用，三是防止溶液走近路從降液管直接流入下層。并恢復塔頂填料層結構的除沫裝置。（2）按東獅公司提供的圖紙尺寸增加三層支撐裝置（由支撐梁和支撐圈組成）。（3）按圖紙要求安裝三層材質為Q235B的QYD傳質內件和一套由18只高效霧化噴頭（材質：304）、18根Φ76的無縫鋼管（長約1600）、1根Φ219的無縫鋼管（長約3200）組成噴淋裝置。（4）按壓力容器的有關規定在塔體中部位置開一個Φ219的進液口，進液口與噴淋裝置的進液口相連。（5）每層安裝規格為Φ530×10和Φ426×10的降液管各一根。  

3 投運過程及運行基本情況

3．1 低負荷運行情況

該塔的改造施工于2010年10月底結束，于2011年2月27日利用公司系統停車機會抽出塔進出口氣體閥盲板投入系統。在系統開車初期約22000Nm³/h變換氣的低負荷階段，該塔單塔運行，溶液總流量維持在200～250 m³/h（未投運噴淋裝置），塔壓差在20～60KPa波動，塔頂出現間歇帶液現象，塔底液位在10～90%之間頻繁波動，操作很被動，后被迫退出系統倒用2^#變脫塔維持低負荷生產。事后分析1^#變脫塔原因應為負荷過低時塔內氣體流速偏低，致使部分溶液通過氣孔直接進入下一層塔板，造成塔內氣液相工況波動大，另外因為塔板溶液量較大且溶液泡沫較多，導致溶液夾帶泡沫從兩降液管進入下層，導致溶液流動不暢，塔板液面層升高，使塔內阻力波動且液位波動不易控制穩定。3月19日公司因后系統檢修又一次降至二機量（約22000Nm³/h變換氣）低負荷生產，在前一次1^#塔投運行操作總結的基礎上，結合廠家提供的建議，我們投運下塔的溶液噴淋裝置，同時關小入塔頂各塔板的溶液閥，控制溶液總量在320～350 m³/h，塔阻力及塔液位均趨于穩定狀態操作，不再像前一次波動，塔出口H₂S含量也滿足指標要求。因些在今后的低負荷生產階段1^#變脫塔單塔運行時，可只開塔底噴淋裝置，關死或關小入塔板溶液進口閥，減少塔板上的溶液循環量，防止因負荷低時塔內操作異常。

3．2 中負荷運行情況

當系統加量后，于3月1日上午逐步將1^#變脫塔投入系統，3月1～7日期間在加大1^#變脫塔氣體負荷的同時關小2^#變脫塔氣體進口閥降低其負荷。1^#變脫塔氣體負荷由20000 Nm³/h逐步加至70000 Nm³/h，溶液循環量由200m³/h增加至300m³/h（注： 此時還未開塔內噴淋裝置，所有溶液全部從塔頂進入各層塔盤），1^#變脫塔出口H₂S含量最高10mg/m³,最低時未檢出，脫硫效率基本維持在95～98%。隨著1^#變脫塔入塔氣負荷的增加，塔內的操作也越來越穩定，液位不再頻繁波動，塔頂帶液現象也明顯好轉，只是在溶液流量加至320 m³/h左右，塔頂偶爾出現輕微帶液現象，將流量退至300m³/h時工況恢復正常，1^#變脫塔進出口氣體管壓差基本上維持在20～30KPa。

3．3 高負荷運行情況

分廠于3月7日下午退出2^#變脫塔，單獨運行1^#變脫塔至今，入塔變換氣量維持在70000～90000Nm³/h（系統7至8機量），安排投運了塔底溶液噴淋裝置，入塔總溶液循環量維持在320～370m³/h，塔出口氣中H₂S含量最高17.4mg/m³,最低時1.9 mg/m³，脫硫效率在91～99%波動，塔進出氣體管壓差基本維持在20～30Kpa。

當入塔氣體溫度降幅較大或貧液中懸浮硫含量偏高的情況下，偶爾會出現塔頂輕微帶液現象，待氣體溫度和溶液溫度正常后，帶液現象消失，如果因為溶液起泡嚴重造成的塔內下液不暢導致塔頂帶液，可適當關小入塔頂塔板的溶液總閥，減少各塔板上溶液量，帶液現象可馬上得到緩解，塔出口H₂S含量也滿足指標要求，待溶液懸浮硫控制正常，溶液起泡現象好轉后即可將溶液總量恢復。

4 投運效果小結

單獨投運1^#變脫塔后，在高負荷生產狀態下，變脫系統溶液循環量較過去大幅下降，改造前由于1^#變脫塔內件腐蝕無法滿足高負荷要求，只能采用雙塔雙泵操作模式，溶液循環量最高達750 m³/h,如今1^#變脫塔改造后過8機量高負荷生產時單塔單泵操作，溶液循環量控制在350～370m³/h，相當于過去的1/2，不僅大幅降低了變脫泵的電耗（如果運行3^#變脫泵通過變頻器調節流量，每年可節約電費50萬元以上。）同時使溶液再生停留時間延長，再生槽的操作得到優化，泡沫易于浮選、回收，變脫溶液系統趨于良性循環。

由于在塔內設置了噴淋裝置，優化了該塔在低負荷和高硫高負荷狀態下的工藝操作，拓寬了操作彈性，降低了操作強度。

1^#變脫塔投運行至今一個多月了，單塔運行也有近一個時間了，目前運行工況基本穩定。雖說今后運行過程中噴淋裝置噴頭是否存在堵塞導致溶液循環量加不上或QYD塔板積硫堵塞氣孔致使塔進出口氣體壓差上升、塔內碳鋼內件耐腐蝕情況等，尚待進一步觀察，但至少目前工況是令人滿意的。