目前绝大多数湿法脱硫的变脱塔基本采用填料塔，填料塔以其气液传质面积大、脱硫效率高而被得到认可，在行业内广为应用。但近几年来，随着企业生产规模的不断扩大，改烧高硫煤以及后工序生产的需要，企业对脱硫要求也越来越严格，填料塔暴露出的弊病日益突出，塔径越做越大，溶液循环量越来越高，而净化度却不尽人意，很难完全满足生产需要。
这主要是塔径大,气液难分布均匀所形成的。而堵塔问题，更是脱硫行业的较普遍问题。从长春东狮科贸实业有限公司的脱硫技术协作网所收集的资料来看，变脱比半脱堵塔的几率要高，而且，变脱压力等级越高，堵塔几率就越大。基于此，长春东狮科贸实业有限公司净化技术研究中心，根据多年的研究、探讨、分析，并为厂家的塔内件进行多次调整和改造，久之，便形成一套成熟的经验，最终推出适合脱硫这一特殊介质的塔内件结构——QYD型加压复合气液传质装置,简称无填料塔。
一、技术简介
该装置是集传统的诸多塔内件的优点于一身，更加强化气液传质过程，它充分利用了脱硫反应机理---H2S和碱溶液快速的化学反应的原理，采用气液直接接触，并依据H2S含量高低设置特殊的气液接触装置、气泡再布装置，使气液之间动态接触，湍动传质。这不仅大大增加了气液接触面积，使气体在极短的时间内与液体充分混合接触，极大的提高了气体的净化度，而且以此传质装置取代填料，从而彻底解决了行业脱硫多年来悬而未决的问题--脱硫塔堵塔问题。
另外，由于气液接触时间大大缩短，使脱硫原料气中CO2对碱溶液吸收的影响将得到极大的改善，溶液中NaHCO3的生成率也将大大降低,从而提高了贫液质量，促进溶液循吸收能力,因此,溶液循环量可降低50~60%，节能效果明显。该装置由气体分布装置、气泡再布装置、降液管以及组装以后形成的持液段等四个部分组成。在塔内可分多层组装（一般为三到四层，可依据气体中硫化氢含量高低来确定使用层数）。该内件结构简单，安装简便，操作弹性大，塔阻力降低,且投资小，见效快。不仅适应于旧脱硫塔改造，更适用于新塔设计。
该装置实施方式有两种：一种是新塔设计，另一种是旧塔改造。该装置在旧塔改造时，极为便利，在原装置不动的情况下，只把原塔填料扒出，再把本装置安装在原填料支撑装置上即可，不改变原任何内外部结构。安装极为简便，投资又少，且操作与填料塔相同，以后检修也更为方便。
二、工业化应用取得成功
2.1在山东某化工变换气脱硫中的应用
2.1.1基本情况
山东某公司，是在3000吨合成氨/年能力的基础上，经过多年的工艺设备技术挖潜改造，目前已具备11万吨合成氨醇/年能力，企业效益大幅度提高。该厂变换采用中串低流程，变换气流量约50000m3/h，变脱采用纯碱为吸收剂，888为催化剂。变换后的气体经塔前气水分离器分离出液滴后，气体进入变脱塔，在变脱塔内与脱硫液逆流接触，吸收气体中的硫化氢，使变换气得到进一步净化后，从变脱塔顶部出来，进入塔后气水分离器后，气体返回压缩机三入。吸收硫化氢后的溶液（此时称之为富液），利用塔内的压力（0.8MPa）,由变脱塔底部经闪蒸槽和喷射器进入两个并联的再生槽，进行硫泡沫的浮选和888催化剂再生。之后，进入贫液槽，再由贫液泵送至变脱塔，再生槽浮选出的硫泡沫进入硫泡沫槽，硫泡沫被送往熔硫釜做成硫黄块出售。
2.1.2主要设备参数
变脱塔：φ3000×29982，共装φ50海尔环散装填料三层，填料每层高6米共一台。
再生槽：φ3500×7000两台并联，各六只喷射器，正常各开三只。
闪蒸槽：φ2400×10933，V液=41.9m3，共一台
贫液槽：φ4000×5000共一台
贫液泵：Q=288m3/h，h=129米，共两台，正常开一备一，不正常时间断开两台
2.1.3应用效果
（1）脱硫效率：改造前，变换气脱硫后气体中H2S含量一般在20mg/m3左右，改造后，始终稳定在10mg/m3以下。而且，操作弹性大，在检修再生系统时，短时间内不会影响后工序H2S工艺指标。如2008年1月21日检修再生系统时，脱硫泵停运六小时之多，出口H2S仍能保证在10mg/m3以下。2008年2月20日6:00—13:00变换气H2S超指标>350mg/m38小时，最高986mg/m3，变换气脱硫后H2S只有10:00超标30分钟为31mg/m3。其余时间均在10mg/m3左右。具体情况见表一。
表一：宁阳某化工变脱塔改造前后运行效果对比表
（2）溶液循环量：200m3/h左右的溶液循环量就能满足生产需要。改造前2台288m3/h脱硫泵运行，循环量560m3/h，改造后脱硫泵一开一备。
（3）经济效益：节电效果明显。仅节电一项，改造前2台泵运行，单机功率180kw，每小时电耗360kw,改造后只开一台。
日节电(360-130)×24=5520kwh
年节电5520×330＝1821600kwh
剔除因系统阻力小，压缩机节电因素，单脱硫泵一项节电直接经济效益64万元。
2.2在河南某公司2.1MPa变脱塔中的应用
2.2.1基本情况
河南某公司现已形成36万吨合成氨生产能力，共两套系统，其中新系统为“18.30”配置，老系统通过近几年对设备挖潜改造，现已达到15万吨合成氨能力。变换采用全低变工艺，变脱压力为2.1MPa，变换气流量为80000m3/h，两台￠2800变脱塔并联运行，共用一台再生槽。以纯碱为吸收剂，栲胶加矾为催化剂。该系统运行一段时间后,就会因变脱阻力上涨而成为制约生产的瓶颈。通过技术协商，该公司决定在老系统1#变脱塔采用东狮科贸实业公司的QYD型加压复合气液传质内件。
其设计参数为：变换气流量：45000m3/h，进口H2S：150-200mg/m3出口H2S≤10mg/m3
2.2.1主要设备参数
变脱塔：φ2820×22300，两台并联，各装两段填料
再生槽：φ6000×8000一台
贫液槽：φ5000×5000一台
贫液泵：288m3/h共三台，扬程258m电机功率355kw
2.2.2应用效果
1#变脱塔改造于2008年6月29日投入运行，经过二个多月的观察，改造后效果显著，达到设计要求。
（1）脱硫效率：改造前出口H2S在8mg/m3，改造后，在进口150mg/m3的情况下，出口始终在3mg/m3以下，最低0.69mg/m3,具体情况见表二。
表二:河南某化工变脱塔改造前后运行效果对比表
（2）溶液循环量降低，节能效果显著。改造前系统时常开两台贫液泵来维持生产，改造后，两台变脱塔开一台贫液泵就能满足生产。
（3）经济效益：仅从节电一项来计，
日节电：355×24=8520kwh
年节电：8520×330=2811600kwh
全年节电效益为：2811600kwh×0.35元/kwh=98万元
2.3在山东某化工0.8MPa变脱塔中的应用
23.1基本情况
山东某公司经过近几年的扩产增效，现年产氨醇达13万吨，变换气脱硫为两套系统，压力为0.8MPa，共用一套再生系统，以纯碱为吸收剂，PDS-600为催化剂，1#系统变换气流量为36000m3/h，2#系统变换气流量为42000m3/h，变脱后H2S在15-20mg/m3，基本能满足生产需要。但溶液循环量大，每套系统循环量为286m3/h，造成电耗偏高，且没有备用泵，一旦停泵检修，就会造成变脱后H2S严重超指标，给生产带来影响。基于此，该公司经过考察，决定在两套变脱塔中均采用QYD型复合型气液传质内件的无填料塔。
2.3.2设备基本参数
1#变脱塔：φ2600×24900两段填料共12米一台
2#变脱塔：φ2400×29100两段填料共17米一台
再生槽：φ7000×9000一台
贫液槽：φ5000×6000一台
贫液泵：160m3/h和108m3/h泵各两台
2.3.3应用效果
该公司于2008年5月份利用大修机会对变脱系统进行了改造，两台变脱塔分别安装三层QYD型复合型传质内件，六月份运行至今较稳定，效果显著。
（1）脱硫效率：改造前变脱后H2S在15-20mg/m3，改造后变脱系统进口H2S在170-200mg/m3情况下，出口在10mg/m3左右。见表三。
表三：山东某化工变脱塔改造前后运行效果对比表
（2）溶液循环量：改造前四台贫液泵全开，改造后只开两台108m3/h的贫液泵就能满足生产，且两套系统都有泵可备，保证了生产的连续稳定运行。
（3）经济效益：仅从节电一项，
日节电：（300-110）×24=4560kwh
年节电：4560×330×0.35=52.6万元
2.4在其它厂家的应用：
山东某化工φ3400变换气脱硫塔由填料塔改造为无填料塔后，也取得了很好的效果：在开满负荷的情况下，变脱塔进口H2S150mg/m3以上，出口始终稳定在10mg/m3左右，而且，溶液循环量也是仅一台就能满足生产需要。
河南某化工，为配套十万吨合成氨生产能力，变脱两台塔分别是φ2400、φ2600串联，均采用了我公司的无填料塔技术，投运后，经过调整，变脱出口H2S出口也在10mg/m3左右。
三、前景与结语
该技术自2007年11月份在山东某公司使用以来，尤其是经过上述多家企业的成功应用，其理想的脱硫效率、显著的节能效果、简便的操作维修以及最佳的投入产出比都得到了行业界的普遍关注。近来我公司先后与山东、河南、安徽、山西、河北等数十家化肥行业签定使用技术协议，有的正在设计阶段；有的正在进行设备加工；有的正在安装阶段；有的近期就能投入生产应用。
应该看到的是，如果该技术用于新装置设计，其效益更为显著。因为该塔内件的技术特点决定了在新装置设计中，无论是变脱塔的高度，再生槽的容积，还是泵的选型都要比填料塔投资要少的多，这样综合算下来，无填料变脱塔内件用于新装置设计效益就更为可观。因此，我们有理由相信，作为脱硫行业目前最为新颖实用的适用技术，无填料脱硫塔技术必将得到更为广泛的普及，必将给更多的企业带来丰厚的经济效益。
原标题：无填料塔技术在变换气脱硫中的开发和应用
