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文氏棒塔烟气脱硫技术及其在炼油厂的应用

时间:2020-09-25 12:11

  阐述了文氏棒塔烟气脱硫技术的传质(传热)原理及特点,并介绍了该技术在某炼油厂35t/h燃煤锅炉烟气脱硫塔和120万吨/年催化裂化再生烟气脱硫塔中的应用情况。试验及模拟研究表明,烟气与喷淋液在文氏棒层接触产生强烈的湍流层,提高了传质传热效率,并且文氏棒塔压降相对较低。文氏棒层可有效改善塔内烟气分布情况,同时有较好的“自清洁”作用。炼油厂工业应用表明,文氏棒塔脱硫效率高、阻力小、装置运行稳定。

  催化裂化是现代炼油工业的核心工艺,为原料油深度加工、提高轻质油收率发挥了重要的作用,但由于原油品质日益变劣变重,催化裂化装置产生的烟气含硫成分明显升高,炼厂环保压力也随之增加,提高烟气脱硫效率已经成为当前面临的重要问题。湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、装置运行可靠、处理成本低等特点,在现有催化裂化烟气脱硫技术中占据主流地位。烟气洗涤脱硫塔是湿法烟气脱硫的核心设备,脱硫效率和能耗是脱硫塔主要参数。早期的填料塔气液传质效率高,但阻力较大,易结垢堵塞,影响装置的稳定运行;传统喷淋空塔虽有压降低、不易堵塞的特点,但喷淋空塔存在着烟气分布不均匀、气体易形成短路流、脱硫效率不高的缺陷。文氏棒塔是在传统喷淋空塔的烟气上行通道中添加一层或多层文丘里棒层作为内构件,不仅有压降低、不易结垢堵塞、运行稳定的优点,同时还可保证较高的脱硫效率。

  文氏棒喷淋塔烟气脱硫工艺流程见图1。烟气由一侧入口进入脱硫塔内部,自下而上流动,脱硫浆液经喷嘴以一定速度和角度喷射下落,在文氏棒层上方与逆流而上的烟气接触并形成强烈湍流,洗涤烟气中的SO2、NOx等有害组分,净化后的烟气经塔顶除雾器除去气体中夹带的液滴,通过烟囱排入大气。

  在传统的喷淋空塔内,喷淋液滴在烟气作用下,表面发生了复杂的物理化学变化,液滴表面的水吸收烟气中的SO2,SO2逐渐向液滴内部扩散,形成外高内低的SO2浓度梯度;同时吸收过程中,液滴表面的水分蒸发减少,而SO2的浓度逐步升高,液滴饱和,吸收过程趋于停止。并且液滴在下降过程中相互碰撞,小液滴聚并为大液滴,减少了吸收表面。结果是液滴在下落过程中,吸收速度逐渐变慢,这是造成喷淋空塔脱硫率低的原因。

  设置文氏棒层后,在相邻文氏棒之间形成无数个文丘里,如图2所示。当烟气通过文丘里棒层时,与下落的液滴接触发生反应,并在文氏棒层上方形成高速传质的泡沫层。在泡沫层内,浆液被高速向上的气流击碎,产生新的传质表面,极大地增加了气液相之间的传质和传热表面。另外,烟气通过文氏棒层时,以“液体包围气体”的鼓泡传质过程,提高了传质效率。减小文氏棒间距可增加文氏棒层上泡沫层的高度,可在低液气比下达到较高的脱硫效率,并且文氏棒塔相对于其他板式塔、填料塔等压降较低,从而达到了高效低阻的脱硫效果。

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