1 前言
湖南智成化工净化分厂变脱系统有两台变脱塔可并联操作，其中1#变脱塔塔径为Φ3400mm，塔高约32米，原来采用垂直筛板结构，运行6年后内件腐蚀严重，无法满足系统高负荷生产情况下的脱硫传质要求，且塔运行阻力高，塔顶带液现象频发，导致气体出口管道冲刷严重，直接危及后工序的正常生产，一直以来仅靠2#变脱塔分担负荷，可该塔是填料塔，不仅对溶液循环量要求高，一旦填料出现堵塞很难在正常生产处理下来，这使得变脱系统不仅电耗高，再生系统溶液停留时间短再生效果差无法满足系统高负生产要求，成为公司生产上的瓶颈。
2 改造方案及实施
为解决这一系列缺陷，本公司委派净化分厂与长春东狮科技（集团）有限责任公司（原长春东狮科贸实业有限公司）联系后，通过双方交流意见，制定了该塔的技术改造方案。在满足工艺条件的基础上，兼顾系统阻力与脱硫效率，本改造设计采用了三层QYD内件与三层空塔喷淋的复合塔型技术。
改造后应满足的工艺参数为处理气量：变换气100000Nm3/h，操作压力：1.8～2.0MPa，进口气体温度：≤40℃，变换气脱硫塔进口变换气中H2S含量：150～300mg/m3，要求变换气脱硫塔出口气中H2S含量：≤20mg/m3，变脱塔设计压差：≤30KPa。
具体的改造实施方案：（1）把原塔所有内件全部扒出，但保留气体分布装置，对塔顶的溶液分布管进行改造，延长溶液管至第一层QYD塔板，其作用一是减少气沫夹带，二是充分发挥上段作用，三是防止溶液走近路从降液管直接流入下层。并恢复塔顶填料层结构的除沫装置。（2）按东狮公司提供的图纸尺寸增加三层支撑装置（由支撑梁和支撑圈组成）。（3）按图纸要求安装三层材质为Q235B的QYD传质内件和一套由18只高效雾化喷头（材质：304）、18根Φ76的无缝钢管（长约1600）、1根Φ219的无缝钢管（长约3200）组成喷淋装置。（4）按压力容器的有关规定在塔体中部位置开一个Φ219的进液口，进液口与喷淋装置的进液口相连。（5）每层安装规格为Φ530×10和Φ426×10的降液管各一根。
3 投运过程及运行基本情况
3．1低负荷运行情况
该塔的改造施工于2010年10月底结束，于2011年2月27日利用公司系统停车机会抽出塔进出口气体阀盲板投入系统。在系统开车初期约22000Nm3/h变换气的低负荷阶段，该塔单塔运行，溶液总流量维持在200～250 m3/h（未投运喷淋装置），塔压差在20～60KPa波动，塔顶出现间歇带液现象，塔底液位在10～90%之间频繁波动，操作很被动，后被迫退出系统倒用2#变脱塔维持低负荷生产。事后分析1#变脱塔原因应为负荷过低时塔内气体流速偏低，致使部分溶液通过气孔直接进入下一层塔板，造成塔内气液相工况波动大，另外因为塔板溶液量较大且溶液泡沫较多，导致溶液夹带泡沫从两降液管进入下层，导致溶液流动不畅，塔板液面层升高，使塔内阻力波动且液位波动不易控制稳定。3月19日公司因后系统检修又一次降至二机量（约22000Nm3/h变换气）低负荷生产，在前一次1#塔投运行操作总结的基础上，结合厂家提供的建议，我们投运下塔的溶液喷淋装置，同时关小入塔顶各塔板的溶液阀，控制溶液总量在320～350 m3/h，塔阻力及塔液位均趋于稳定状态操作，不再像前一次波动，塔出口H2S含量也满足指标要求。因些在今后的低负荷生产阶段1#变脱塔单塔运行时，可只开塔底喷淋装置，关死或关小入塔板溶液进口阀，减少塔板上的溶液循环量，防止因负荷低时塔内操作异常。
3．2中负荷运行情况
当系统加量后，于3月1日上午逐步将1#变脱塔投入系统，3月1～7日期间在加大1#变脱塔气体负荷的同时关小2#变脱塔气体进口阀降低其负荷。1#变脱塔气体负荷由20000 Nm3/h逐步加至70000 Nm3/h，溶液循环量由200m3/h增加至300m3/h（注： 此时还未开塔内喷淋装置，所有溶液全部从塔顶进入各层塔盘），1#变脱塔出口H2S含量最高10mg/m3,最低时未检出，脱硫效率基本维持在95～98%。随着1#变脱塔入塔气负荷的增加，塔内的操作也越来越稳定，液位不再频繁波动，塔顶带液现象也明显好转，只是在溶液流量加至320 m3/h左右，塔顶偶尔出现轻微带液现象，将流量退至300m3/h时工况恢复正常，1#变脱塔进出口气体管压差基本上维持在20～30KPa。
3．3高负荷运行情况
分厂于3月7日下午退出2#变脱塔，单独运行1#变脱塔至今，入塔变换气量维持在70000～90000Nm3/h（系统7至8机量），安排投运了塔底溶液喷淋装置，入塔总溶液循环量维持在320～370m3/h，塔出口气中H2S含量最高17.4mg/m3,最低时1.9 mg/m3，脱硫效率在91～99%波动，塔进出气体管压差基本维持在20～30Kpa。
当入塔气体温度降幅较大或贫液中悬浮硫含量偏高的情况下，偶尔会出现塔顶轻微带液现象，待气体温度和溶液温度正常后，带液现象消失，如果因为溶液起泡严重造成的塔内下液不畅导致塔顶带液，可适当关小入塔顶塔板的溶液总阀，减少各塔板上溶液量，带液现象可马上得到缓解，塔出口H2S含量也满足指标要求，待溶液悬浮硫控制正常，溶液起泡现象好转后即可将溶液总量恢复。
4 投运效果小结
单独投运1#变脱塔后，在高负荷生产状态下，变脱系统溶液循环量较过去大幅下降，改造前由于1#变脱塔内件腐蚀无法满足高负荷要求，只能采用双塔双泵操作模式，溶液循环量最高达750 m3/h,如今1#变脱塔改造后过8机量高负荷生产时单塔单泵操作，溶液循环量控制在350～370m3/h，相当于过去的1/2，不仅大幅降低了变脱泵的电耗（如果运行3#变脱泵通过变频器调节流量，每年可节约电费50万元以上。）同时使溶液再生停留时间延长，再生槽的操作得到优化，泡沫易于浮选、回收，变脱溶液系统趋于良性循环。
由于在塔内设置了喷淋装置，优化了该塔在低负荷和高硫高负荷状态下的工艺操作，拓宽了操作弹性，降低了操作强度。
1#变脱塔投运行至今一个多月了，单塔运行也有近一个时间了，目前运行工况基本稳定。虽说今后运行过程中喷淋装置喷头是否存在堵塞导致溶液循环量加不上或QYD塔板积硫堵塞气孔致使塔进出口气体压差上升、塔内碳钢内件耐腐蚀情况等，尚待进一步观察，但至少目前工况是令人满意的。
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