吸(xi)收(shou)器(qi)在濕(shi)式氧化(hua)法脫(tuo)硫工藝(yi)(yi)中(zhong)占有十分重要(yao)的(de)地位，是該(gai)工藝(yi)(yi)中(zhong)關鍵設備(bei)，吸(xi)收(shou)器(qi)的(de)效(xiao)率不僅直(zhi)接(jie)顯現(xian)到(dao)產(chan)品凈(jing)化(hua)度，也(ye)涉及(ji)到(dao)能耗高低。付產(chan)品的(de)生成量等主要(yao)的(de)化(hua)工生產(chan)指(zhi)標，因(yin)此伴隨著濕(shi)式氧化(hua)法脫(tuo)硫工藝(yi)(yi)的(de)發展(zhan)，吸(xi)收(shou)器(qi)也(ye)一直(zhi)是該(gai)領域中(zhong)非常活躍的(de)研究課題。

1濕(shi)式氧化法(fa)脫硫工藝(yi)中脫除H2S反應的(de)特(te)點

用(yong)(yong)濕(shi)式氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)工藝脫除H2S時(shi)和胺(an)法(fa)(fa)(fa)有顯著的(de)差別，因此工藝設(she)(she)計(ji)(ji)和吸(xi)收(shou)器的(de)選型上呈現不同要(yao)求(qiu)。在(zai)胺(an)法(fa)(fa)(fa)中，H2S在(zai)液(ye)(ye)相中與醇(chun)胺(an)的(de)反(fan)應(ying)(ying)為質(zhi)子反(fan)應(ying)(ying)，可(ke)按瞬時(shi)間可(ke)逆(ni)反(fan)應(ying)(ying)處理(li)，依據這種反(fan)應(ying)(ying)機理(li)，為了(le)達(da)到凈化氣(qi)(qi)質(zhi)量要(yao)求(qiu)，吸(xi)收(shou)塔要(yao)選用(yong)(yong)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)逆(ni)流設(she)(she)計(ji)(ji)。而在(zai)濕(shi)式氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)脫硫(liu)工藝中，雖然(ran)(ran)堿(jian)液(ye)(ye)吸(xi)收(shou)H2S的(de)過(guo)程(cheng)和胺(an)液(ye)(ye)相類似，但吸(xi)收(shou)H2S后產(chan)生(sheng)的(de)HS-被(bei)氧(yang)化為元素硫(liu)的(de)反(fan)應(ying)(ying)打破了(le)吸(xi)收(shou)平(ping)衡(heng)。從而使總(zong)的(de)反(fan)應(ying)(ying)，即物理(li)吸(xi)收(shou)和化學反(fan)應(ying)(ying)成(cheng)為不可(ke)逆(ni)的(de)。這一(yi)(yi)原理(li)不僅(jin)使之(zhi)可(ke)以獲得比胺(an)法(fa)(fa)(fa)更好的(de)H2S凈化度，而且提供了(le)設(she)(she)計(ji)(ji)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)并(bing)流吸(xi)收(shou)器的(de)可(ke)能性(xing)，為當(dang)今高效強(qiang)化傳質(zhi)設(she)(she)備的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)，創造了(le)一(yi)(yi)個平(ping)臺，而這些強(qiang)化設(she)(she)備的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)會使該工藝的(de)面(mian)貌煥然(ran)(ran)一(yi)(yi)新，能耗和投資將大幅降(jiang)低。

濕(shi)式(shi)氧(yang)化法(fa)脫(tuo)硫(liu)工藝(yi)中，脫(tuo)除(chu)H2S時(shi)(shi)吸(xi)(xi)收(shou)過程可以分為(wei)H2S吸(xi)(xi)收(shou)和HS-的(de)(de)氧(yang)化，前者(zhe)的(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou)時(shi)(shi)間(jian)(jian)是(shi)一個(ge)快速的(de)(de)過程，也可以說是(shi)瞬時(shi)(shi)的(de)(de)，在(zai)(zai)sufint法(fa)的(de)(de)報導中吸(xi)(xi)收(shou)H2S的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)在(zai)(zai)0.05秒內95%H2S吸(xi)(xi)收(shou)，而超(chao)重力反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中氣(qi)體在(zai)(zai)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中停留時(shi)(shi)間(jian)(jian)<1秒，而后者(zhe)是(shi)一個(ge)慢反(fan)(fan)應(ying)。隨著吸(xi)(xi)收(shou)液的(de)(de)不同(tong)，析硫(liu)時(shi)(shi)在(zai)(zai)15min～40min這(zhe)種巨大的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)差為(wei)吸(xi)(xi)收(shou)器(qi)的(de)(de)設(she)計提供(gong)了(le)足夠的(de)(de)思維空間(jian)(jian)。

當今用(yong)濕(shi)式(shi)氧化法(fa)處理的(de)(de)氣體中無論(lun)是(shi)(shi)水煤氣，天然氣還是(shi)(shi)焦(jiao)爐氣均(jun)含有(you)一定量的(de)(de)CO2，尤其是(shi)(shi)供尿素合成用(yong)的(de)(de)CO2，幾乎全部為(wei)CO2，CO2存在(zai)會產(chan)生CO2和H2S的(de)(de)共吸(xi)(xi)收。溶液吸(xi)(xi)收CO2會引(yin)起溶液的(de)(de)PH值的(de)(de)波動(dong)，副產(chan)品增加，這是(shi)(shi)吸(xi)(xi)收器(qi)設計必須考(kao)慮的(de)(de)問(wen)題。

2現有吸收器(qi)的(de)概(gai)況

2.1國內運用(yong)的(de)吸收器

國內絕大多數濕式氧化法工藝裝置均在常壓(ya)下運行(xing)，采(cai)用吸(xi)(xi)收(shou)器(qi)(qi)的(de)(de)型式一般常見(jian)的(de)(de)有填料(liao)塔(ta)(ta)、噴(pen)淋塔(ta)(ta)、旋流(liu)板(ban)塔(ta)(ta)、噴(pen)旋塔(ta)(ta)等。在壓(ya)力下操(cao)作(zuo)的(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou)器(qi)(qi)型式也很多，除上述塔(ta)(ta)型外，還有復合塔(ta)(ta)。這些(xie)塔(ta)(ta)型的(de)(de)設(she)計(ji)均依據(ju)是(shi)通(tong)用的(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)(ta)理(li)論設(she)計(ji)的(de)(de)，吸(xi)(xi)收(shou)溶和被凈化的(de)(de)氣體體呈逆(ni)流(liu)運行(xing)，氣體在吸(xi)(xi)收(shou)器(qi)(qi)中的(de)(de)停(ting)留時間要幾十(shi)秒，邊吸(xi)(xi)收(shou)邊進行(xing)析(xi)(xi)硫(liu)反應，析(xi)(xi)出硫(liu)和其它雜質易沉淀(dian)在填料(liao)或塔(ta)(ta)板(ban)。多數的(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)(ta)往往會出現(xian)堵塔(ta)(ta)現(xian)象，這是(shi)目前使用廠家普(pu)遍出現(xian)要求解決的(de)(de)難題。

也(ye)有(you)少數(shu)廠家用噴射塔，實現了氣液并流式吸收的過程，由于(yu)設(she)(she)備強(qiang)化過程設(she)(she)計達不(bu)到(dao)要求，單級脫硫效率不(bu)高(70%左右)，不(bu)能得(de)到(dao)大量推廣。

最近幾(ji)年(nian)國內已(yi)將超重(zhong)力(li)吸收器應(ying)用于濕(shi)式氧化法脫(tuo)硫(liu)工(gong)(gong)藝(yi)中(zhong)，已(yi)有四臺(tai)設(she)備(bei)運行(xing)了幾(ji)年(nian)，其(qi)中(zhong)兩臺(tai)用于從焦爐煤氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)粗脫(tuo)硫(liu)，兩臺(tai)用于低溫甲(jia)醇洗脫(tuo)硫(liu)脫(tuo)碳工(gong)(gong)藝(yi)中(zhong)吸收尾氣(qi)(qi)中(zhong)除去H2S。下面(mian)實例是中(zhong)北大學的(de)(de)(de)山西省(sheng)超重(zhong)力(li)化工(gong)(gong)工(gong)(gong)程技術研究中(zhong)心為山西某集團合(he)成氨廠(chang)設(she)計的(de)(de)(de)超重(zhong)力(li)吸收器的(de)(de)(de)運行(xing)數據：

①原料(liao)氣(qi)組分：V01%

CO2CnHmH2SΣ

98.97%0.350.68100.00

單臺氣量(Nm3/h)21000Nm3/n

②系統(tong)運行溫(wen)度(du)～32℃，液(ye)氣比～10L/m3，超重力(li)因子>106.2，溶液(ye)中Na2CO3濃(nong)度(du)～12g/L，酞菁鈷濃(nong)度(du)15PPm時，出(chu)口氣體中H2S含量<50mg/m3。

③運行中脫(tuo)硫率≥99%時，進出口CO2濃度的變化<0.5%。

超(chao)重力吸收器對H2S的選擇性>98.5%。

目(mu)前超重力(li)吸(xi)收器單(dan)臺能(neng)力(li)不(bu)算(suan)大，操(cao)作在常壓下進行。開發能(neng)力(li)大，可在加壓下進行的(de)超重力(li)吸(xi)收器是今后的(de)努(nu)力(li)方向。

2.2國外(wai)運(yun)用的吸收器

國外吸收器(qi)的開發(fa)應(ying)用有許(xu)多(duo)家，現就具有代表性(xing)且已(yi)在工業上成功應(ying)用的幾家進行介紹：

①美國ARI技(ji)術公司開發的LO—Cat雙塔流程已有40多年的歷史，有幾十套工業化裝置，其流程如(ru)圖1所示。

從圖中可以看出(chu)，設計中根據(ju)濕式氧化法脫硫工藝中吸(xi)收(shou)反(fan)應的(de)非平衡性質和堿收(shou)吸(xi)H2S為快速(su)反(fan)應特(te)點，選用了并流吸(xi)收(shou)的(de)文丘里吸(xi)收(shou)和鼓泡塔相結合(he)的(de)設備組合(he)。這樣(yang)設備規格變小(xiao)，減(jian)少了投資。由于(yu)H2S快速(su)反(fan)應，縮短(duan)了氣液接觸(chu)時間，CO2的(de)吸(xi)收(shou)量也自然減(jian)少。

該法溶液為含(han)絡合鐵(tie)的Na2CO3—NaHCO3體系(xi)，總鐵(tie)含(han)量～500mg/L，按此值計算，其(qi)理論硫溶為0.14g/L。

由(you)美國shell石汕和dow化(hua)學公司聯合的(de)Sulferox法，溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)鐵(tie)含量(liang)高(gao)達4%，鐵(tie)含量(liang)是LO—Cat的(de)80倍，理論硫(liu)(liu)容(rong)11.5g/L。高(gao)硫(liu)(liu)容(rong)獲(huo)得循環量(liang)低和設備(bei)尺寸小等優勢;這對于處理具有較高(gao)壓力(li)的(de)天然氣是有利的(de)，而同時帶來設備(bei)易堵塞(sai)和溶(rong)(rong)液機械損失高(gao)等問(wen)題(ti)。它用在(zai)一個處理CO2強化(hua)采(cai)油(you)伴生(sheng)氣脫硫(liu)(liu)中(zhong)(zhong)試(shi)裝置中(zhong)(zhong)，為(wei)了(le)解決硫(liu)(liu)黃堵塞(sai)的(de)問(wen)題(ti)，采(cai)用了(le)上流(liu)的(de)并(bing)流(liu)管式(shi)反應器(qi)，氣液接觸時間～1S，解決了(le)堵塞(sai)的(de)問(wen)題(ti)(國內并(bing)流(liu)管式(shi)反應器(qi)已開(kai)發成功，用硝銨生(sheng)產中(zhong)(zhong))。

②上(shang)世紀70年代由奧(ao)地(di)利(li)IntegralEngineering開發了Sulfint法，其(qi)流程如圖(tu)2。據(ju)介紹(shao)它也(ye)是一種鐵法工(gong)藝，吸(xi)收(shou)器是用文丘里管，溶液(ye)吸(xi)收(shou)和轉化(hua)的H2S的速度，在0.05S內即有(you)95%的H2S轉化(hua)，每kgH2S需要溶液(ye)量1.5～10m3間，硫容為0.1～0.67g/L。

③前不(bu)久由法(fa)國LGI和IFP聯合開發的SulfintHP新工藝已在(zai)一套中試裝置中運行6000小時以上，其流程如圖

新工藝中(zhong)選(xuan)用的吸收器是帶有靜態混合器吸收塔(ta)，可以避免硫黃在吸收塔(ta)中(zhong)沉積(ji)。

初步(bu)的試驗結果在(zai)8Mpa，25℃，2000m3/n、H2S含量(15～5000)×10-6PPm條件(jian)下，H2S的轉化率為>99%，凈化氣中H2S含量<1PPm

從上面的(de)國內外使用吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器(qi)(qi)的(de)類型(xing)中可以看，總(zong)體上國內講(jiang)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器(qi)(qi)的(de)結構同(tong)國外相比還是(shi)有一(yi)定的(de)差距的(de)。但(dan)是(shi)新的(de)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器(qi)(qi)的(de)開發和應用也開始嶄(zhan)露(lu)頭角(jiao)。諸如超重力吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器(qi)(qi)，高壓管(guan)式吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器(qi)(qi)等已邁向工業化。相信再過幾(ji)年(nian)濕式氧(yang)化法脫(tuo)硫(liu)工藝中的(de)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)器(qi)(qi)會有一(yi)個大(da)的(de)變革(ge)。

3結語

“高度(du)決定視野(ye)，角度(du)改(gai)變觀念(nian)”，縱觀當代(dai)世界化(hua)工領域(yu)日新月異的(de)變化(hua)，減小(xiao)設備尺(chi)寸(cun)，降(jiang)低能(neng)耗和減少廢料的(de)生成是共同追求的(de)目標，也是當代(dai)原子經(jing)濟學(xue)所要(yao)(yao)達(da)到的(de)宗旨，一(yi)個綠色化(hua)學(xue)與化(hua)工時代(dai)就要(yao)(yao)到來。而從變革的(de)角度(du)看，用化(hua)工過程(cheng)強化(hua)理論改(gai)造現(xian)有(you)的(de)濕式氧化(hua)法脫硫(liu)工藝是該領域(yu)的(de)開拓方向(xiang)，實現(xian)大(da)型塔(ta)器(qi)的(de)小(xiao)型化(hua)，功能(neng)化(hua)是吸收(shou)器(qi)當前發展的(de)方向(xiang)。

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