1技术简介
管式反应器技术是我公司开发的一种新型技术。该技术依托于管式反应器为核心，根据不同压力、不同气量、不同反应物浓度而特别设计的管式反应器，以及与现有生产装置相配套的工艺流程，组成一套完善的湿法脱硫新工艺。近年来，在多个焦化、化肥等厂家的生产装置上广泛应用，均取得了很好的效果。该技术也是目前湿法脱硫领域最为先进最为实用的新型反应器技术。
2技术背景
在目前的化工生产中，脱硫吸收塔大多以填料塔或板式塔为主。以双膜理论为基础而设计的填料塔或板式塔，其一由于液泛的限制，气液比只能局限在一个小范围内，其二受填料持液量控制，两相的接触面积具有较大的局限性。以工业上常用的鲍尔环为例：1立方米φ100的鲍尔环的比表面积约为60 m2，持液量约0.1 m3，这时提供的两相接触面积最大不超过60 m2。若将0.1m3持液量的溶液雾化为φ10微米的球形小液滴，其面积为6×104 m2。和鲍尔环相比接触面积增大约1000倍，这时H2S吸收速率可能是CO2的几十或几百倍。因此，如何增大气液两相的充分接触，是传质吸收的关键。在此背景下，我公司开发了管式反应器技术。管式反应器的最大特点是：设备小型化、投资少、运行费用低、无需占地、效率高。近年来，该技术通过多个厂家的具体应用，无论是在常压脱高硫，还是在加压脱低硫方面，都取得了十分显著的效果。
3技术原理
管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不是随时间而变化，只随管长而变化。以前应用较少是因为管式反应器在反应速率较低时所需管道过长，工业上不易实现。而管式反应器在湿法脱硫上之所以能够成功应用，恰恰是利用了碱性溶液对硫化氢的吸收是飞速反应，在极短的时间内就能完成对硫化氢的吸收。
4技术特点
目前该技术在多个焦化、化肥、石油尾气、黄磷尾气、页岩气、沼气等厂家脱硫工序进行实际应用，脱硫效果十分显著。
总结其技术特点如下：
（1）脱硫液硫容高；最高可达到1g/L，是传统脱硫硫容的5～10倍。
（2）溶液用量小；同等工况下，脱硫液循环量是常规设计的1/5～1/10。
（3）脱硫效率高；单级使用脱硫效率可达30～50%，甚至更高。
（4）气液接触时间短；气液接触时间不足1S，有利于碱性溶液的选择性吸收。
（5）动力消耗低；大大减轻了脱硫装置的再生系统和动力系统的负荷。
（6）占地面积小；设备体积小，结构简单，投资省。
（7）应用范围广泛；不仅用于脱硫及其它传质吸收，而且还可用于传热、洗涤、降温等等物理过程。
（8）施工简单。
5管式反应器的使用意义
5.1 用于脱硫工程设计
在脱硫的工程设计中，采用管式反应器技术，可以减少脱硫的级数。气体先进入管式反应器，脱除30～50%的硫化氢后，再进入后面的填料塔，就能够较好的保证脱硫效率。由于管式反应器只需要很少的溶液循环量，不仅设备投资大大减少，而且节省电耗，同时，也有效地减少了再生系统的负荷。脱硫入口气体中硫化氢浓度越高，这种优势越显著。
5.2 用于脱硫技术改造
对于已有的脱硫装置，管式反应器的使用意义也同样巨大。尤其是在焦化行业。仅仅是在原有吸收塔的前面增加一台管式反应器，不需要增加电耗，不需要增加再生设备，只需要很少的溶液量，就能把硫化氢脱除30～50%，这样就减轻了原有脱硫吸收塔的负荷，从而把出口硫化氢降到指标之内。特点是：工期短、投资少、见效快、效果好。
5.3用于脱硫节能降耗
对于脱硫运行比较稳定的氮肥和甲醇企业来说，管式反应器的使用也有一定的现实意义。无论是常压的半水煤气脱硫，还是加压的变换气脱硫，在现有的吸收塔前面增加一台管式反应器，可以增加脱硫系统的脱硫能力和操作弹性，更好的稳定生产。特别是常压的半水煤气脱硫，脱硫能力提高后，可以掺烧一定量的高硫煤，降低生产成本。
6应用业绩
6.1应用管式反应器进行脱硫技术改造
吉林某氮肥厂新建脱硫装置原设计半水煤气中硫化氢浓度为≤2g/Nm3，但在实际运行中，由于原料煤质的变化，使进入脱硫系统的半水煤气中硫化氢含量在2.5g/Nm3左右，最高3g/Nm3左右，使半脱出口硫化氢超指标，给后续合成氨生产带来很大问题。由于原有装置挖潜意义不大，如果再增上一级预脱系统（包括脱硫吸收塔、再生塔、泵等辅助设备），不仅设备投入大，电耗等运行费用高，施工时间长，而且也受现场场地的限制。在此情况下，我们建议采用管式反应器技术。得到了厂方的认可。
6.1.1脱硫工艺参数
气体成分： 半水煤气常规成分
气体流量： 100000Nm3/h
气体温度： ≤35oC
气体压力： 50KPa
入口气体中H2S： ≤3000mg/Nm3
要求出口气体中H2S： ≤150mg/Nm3
6.1.2改造措施
（1）增加一台管式反应器
在脱硫塔进口的煤气管道上增加一台管式反应器。该吸收器规格为φ1800/2000×8000，壳体与内件均为304材质。脱硫液量500m3/h，采用塔底富液吸收，给液压力≥0.7MPa。该管式反应器设计脱硫效率≥30%。
（2）原吸收塔改造
把原吸收塔下段的空塔喷淋段改造成填料段，形成一台规范设计的填料脱硫塔。同时，增加吸收塔的喷淋密度，以提高脱硫效率。
6.1.3改造效果
目前项目正在实施中。
6.2应用管式反应器进行工艺设计
山西某公司属煤炭加工企业，经过多年的发展，规模不断扩大，公司全资并购另一60万吨焦化产能的焦化厂。随后，投入资金对焦炉气脱硫装置进行技术改造。
6.2.1原有脱硫工况
焦炉气成分： 焦炉气常规成分
焦炉气流量： 30000Nm3/h
焦炉气温度： ≤35oC
焦炉气压力： 8～10KPa
焦炉气入口中H2S： ≤6000mg/Nm3
要求净化后气体中H2S： ≤20mg/Nm3
6.2.2设计情况
该公司脱硫装置原有一套系统，ф3800填料脱硫塔配置ф5500高塔再生。由于入口硫较高，单级脱硫后硫化氢一直偏高。由于环保压力，公司决定对脱硫装置进行技术改造，增加一级予脱系统，与原有装置形成两级串联流程。在新予脱系统的工程设计中，该公司选取了和我公司进行技术合作，采用增加一级空塔喷淋配置喷射氧化再生槽，同时增加一台管式反应器，再串联原有脱硫设置，形成两级串联的工艺。
6.2.3改造效果
改造后的脱硫装置在焦炉煤气量30000 Nm3/h左右时，焦炉煤气中H2S含量6500～7000mg/Nm3情况下，出口硫可控制在20 mg/Nm3以下。
在焦炉煤气及贫液温度较高,且挥发氨含量偏低的情况下,出口硫化氢含量仍能控制在20 mg/Nm3以下。经脱硫处理后的焦炉煤气已直接送到该厂的甲醇分厂，不仅解决了环保问题，而且也提高了焦炉煤气的利用效率，直接给该厂带来了丰厚的经济效益。
7结论
实践证明，管式反应器在脱硫上的应用意义十分重大，不仅在脱高硫上，其发挥的作用是目前所有吸收器都无法比拟的，而且在脱低硫时，也能够有着较好的脱硫效率。在新脱硫系统设计时，在占地面积、溶液循环量、一次性投资、运行费用上，都将给企业带来巨大的经济效益。在旧系统改造中，特别对于目前化肥行业、焦化行业以及其他硫化氢不能达标的行业，在不需要其他任何投资状况下，仅仅在塔的入口增加一管式反应器就可以满足生产要求，如此将给企业减少巨大的技改投资。
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