新型复合式QYD传质内件的研发与应用分析。

1  技术开发背景

QYD内件是我们长春东狮公司于2007年研发并推广的一种高效气液传质内件，它取代了加压脱硫塔填料，当时很好的解决了脱硫塔堵塔及溶液组分难控制的问题。QYD内件充分利用H2S和碱液快速吸收的化学反应机理，采用鼓泡吸收原理，使气液为动态接触，湍动传质，增加了气液接触面积，大大了提高脱硫效率。由于气液接触时间较短，原料气中CO2对脱硫系统所产生的影响也大大减轻。不仅降低了溶液循环量，同时降低了纯碱及脱硫催化剂的消耗。但在实际应用过程中，由于生产工艺条件的变化，个别企业曾发生净化度偏低、塔阻力较大等问题。

2015年我们公司气体净化研究中心根据用户的反馈信息，在原来QYD传质内件的基础上做了改进完善形成了新型的QYD内件及其复合技术：1）将树枝形分布器改为一体化列管式分布器，安装更为方便，而且气泡分布更加均匀。2）在升气管与气体分布管的连接形式上做了科学的优化，解决了塔盘漏液问题。3）改进了管式降液形式，增加了降液空间，解决了降液不畅而引起塔阻力增大问题。4）确定了内件布置的最佳层间距离，解决因气液抢道导致内件层阻力增加问题。5）内件的气体分布孔径及开孔率均依据客户所提供的工艺参数，因地制宜地进行设计。新型QYD传质内件经多家化工企业应用，均取得了更为理想的效果。

但随着化工企业原料气中H2S及CO2含量的大幅度增高，给传统湿法脱硫塔的选型带来了不小难度。选用行业内较成熟的填料塔固然可行，但因原料气中H2S和CO2含量较高，极易产生塔堵。而且由于原料气中较高含量CO2的存在，碱液在吸收H2S的同时，就不可避免的吸收了CO2，使脱硫液中有效成分Na2CO3的组分大幅度下降，势必会造成碱和脱硫催化剂的消耗上升。所以选择一种既不堵塔又能减少化工物料消耗的脱硫塔型就成为这个工艺的核心。显然，我们采用新型QYD传质内件脱硫塔无疑是好的选择。但采取增加QYD内件层数的办法显然不可取，因QYD内件层数越多，脱硫塔的阻力就越大。基于此，我们公司于2014年推出了新型复合式QYD传质内件，目的是解决较高含量的硫化氢和二氧化碳原料气的脱硫问题。新型复合式QYD传质内件自从2014年3月份开始在化工企业推广应用后，均取得了较满意的应用效果。

2  新型复合式QYD内件脱硫塔的结构及工作原理（如下图）

新型复合式QYD内件脱硫塔结构形式主要是依据客户所提供的工艺参数，因地制宜地进行新塔设计或者旧塔改造。新型复合式脱硫塔的结构形式主要有如下几种：组合反应器+QYD内件，QYD内件+填料段，组合反应器+QYD内件+填料段等因地制宜的组合形式，而新型QYD内件的层数和填料段高度是根据原料气中的硫化氢和二氧化碳含量高低来确定。

新型复合式QYD内件脱硫塔的工作原理是，首先原料气在塔下部同组合反应器进行预脱硫（脱硫效率达30%左右），之后经过二到三层的QYD传质内件再进行二次脱硫，达到出口硫化氢指标要求。若原料气中硫化氢含量较高（硫化氢≥500 mg/m3），而且有的厂家已达到2.5 g/m3 以上，我们公司根据其工艺状况，再设置一定高度的填料段作为最后把关，以保证脱硫后的硫化氢含量达到工艺指标要求。

3  新型复合式QYD内件脱硫塔技术特点（较填料塔相比）

（1）占地面积小，投资小，可减少30% 左右的设备投资。

（2）用于新塔设计时，塔的高度要比填料塔低10m左右；用于旧塔改造时，改造工期短，见效快。

（3）脱硫效率高，而且气液接触时间较短，大大减轻了原料中CO2对脱硫系统所产生的影响，脱硫循环量可大幅度减少，降低电耗。

（4）内件安装简便，操作弹性大。

（5）不堵塔。

4  新型复合式QYD内件脱硫塔与填料塔脱高硫对比表

5  新型复合式QYD内件脱硫塔工业化应用

5.1  在某一化旧塔改造的应用

山东某一化拟将两台并联的Φ2600变脱塔改造为QYD传质内件。改造主要工艺参数如下：变换气总流量100000 NM3/h，入口H2S ≤800mg/m3，要求变脱后H2S≤20mg/m3，压力为2.0 Mpa。因变换气硫化氢含量较高，而且CO2 含量也较高（30 %左右）。我们公司在改造设计上，采用新型复合式QYD内件脱硫塔技术。在变脱塔上部设置了一段3800 mm的散装填料，塔中部设置了三层QYD传质内件布置，塔下部设置了组合反应器。2014年4月改造完成，经开车调试，取得了较满意的应用效果。变换气总流量在90000-100000 NM3/h，入口H2S 600-700mg/m3，变脱出口H2S≤10 mg/m3，脱硫效率99 %，溶液循环量单塔190 NM3/h（改造前280 NM3/h）。从该塔运行情况来看，完全达到了改造要求。塔运行较稳定，脱硫效率高且节电效果明显。

下表为2015年6月回访生产记录情况

5.2  在浙江某化工新塔设计的应用

我们公司在2015年5月份同浙江某化工鉴定了变脱系统工程设计项目。其主要工艺参数如下：变换气流量22000 NM3/h，变换气压力1.1MPa，变换气温度≤45℃，变换气中H2S ≤3.5 g/m3，要求变脱后H2S≤20 mg/m3。

因浙江某化工变换气中H2S含量高达3.5g/m3，因此我们公司在其变脱塔的设计上，采用了喷淋空塔串联新型复合式QYD内件脱硫塔技术。其中新型复合式QYD内件脱硫塔结构形式为，变脱塔上部设置了三段5000 mm的散装填料，塔中部设置了三层QYD传质内件。目前该变脱塔内件已安装完毕，近期将进行开车调试工作。

近期我们东狮公司已为湖北某化、浙江某化工和内蒙一家化工企业进行了新型复合式QYD内件脱硫塔的设计工作。其中湖北某化和浙江某化工的新型复合式脱硫塔内件已安装完毕，近日将进行开车调试工作。

6  一种提高填料塔脱硫效率的新技术应用

6.1  技术研发背景：众所周知，随着化工企业原料气中硫化氢含量的增高，致使加压脱硫系统的填料脱硫塔负荷增大，导致脱硫效率下降，难以满足硫化氢指标要求。为了提高填料塔脱硫效率，我们公司气体净化研发中心于2015年初研发出一种无动力消耗，投资小，见效快的填料塔改造技术，目的是提高填料塔脱硫效率。

6.2  技术特点：该技术充分利用新型QYD内件传质原理，使气液为动态接触，湍动传质。

6.3  改造方案：填料脱硫塔不动，在塔底部即液位空间里面，设置一种特殊的吸收装置来进行预脱硫，从而减轻填料塔生产负荷，达到提高脱硫效率的目的。

6.4  改造亮点：该内件不增加溶液循环量，无动力消耗，改造时间短，投资小，见效快，同时由于填料塔负荷的降低，大大延缓了填料塔的堵塔周期。

6.5  工作原理如下图

7  结语

新型复合式QYD内件脱硫塔的研发成功，为加压脱硫系统从根本上解决了令人头疼的堵塔难题。而且改造时间短，投资小，脱硫效率明显提高，节能效果显著。但目前QYD传质内件技术仅局限于加压脱硫塔上应用，根据QYD传质内件的吸收机理，应用于化工的换热、吸收等塔器效果会更佳，如脱碳塔、饱和热水塔及氨吸收塔等。因其是纯物理吸收，不发生化学反应，而脱硫则是化学反应。目前我们东狮公司已同山东一家化工企业达成了在脱碳塔上应用的合作协议。

我们东狮公司始终根据用户反馈来的信息，在不断地改进、优化、拓展QYD传质内件技术，使其发挥最佳的应用效果。QYD传质内件技术必将为各化工企业带来更好的经济效益！