金屬孔板波紋填料在合成氨的脫硫塔、飽和熱水塔中的應(yīng)用
采用金屬孔板波紋填料對(duì)2.5萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)能力的脫硫塔、飽和熱水塔改造,節(jié)能降耗取得明顯的效果,滿足了生產(chǎn)的需要。
一、脫硫塔裝改造
脫硫塔改造裝上不銹鋼304金屬孔板波紋填料(125Y型),并且對(duì)液體分布器等塔內(nèi)件進(jìn)行改造、安裝(如將分布器改為槽式液體分布器)后取得滿意效果:
1. 在流量每小時(shí)7000~7600m3半水煤氣條件下,只用填料塔單塔進(jìn)行脫硫,甩掉了原來(lái)的噴射脫硫塔。
2. 脫硫前H2S歷來(lái)都在0.5~0.8g/m3,脫硫后H2S由改造前的0.07~0.09g/m3降到了0~0.026g/m3.
3. 塔阻力降為2KPa,系統(tǒng)阻力降為4 KPa.
4. 液體流量由原來(lái)的250 m3/h降到150m3/h,大大減少了動(dòng)力消耗。
5. 脫硫液中氨深度由20滴度降到15滴度,仍保證了脫硫效率。因而降低了氨耗.
二、 變換飽和熱水塔改造
采用250Y金屬孔板波紋填料對(duì)飽和熱水塔進(jìn)行改造。由于1.5萬(wàn)噸氨/年變換系統(tǒng)飽和熱水塔原為瓷矩鞍環(huán)。由于塔徑小,在正常生產(chǎn)時(shí),憶近液泛區(qū),帶水現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,且傳質(zhì)傳熱效率差,變換系統(tǒng)自產(chǎn)蒸汽少,能耗高,而且易破碎,造成阻力大、帶水,不得不停車(chē)更換。針對(duì)存在的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)考察論證,在大修時(shí)將飽和熱水塔的瓷矩鞍環(huán)填料全部更換為不銹鋼250Y型304金屬孔板波紋填料,經(jīng)過(guò)多年的使用證明,效果很佳,達(dá)到了預(yù)期的目的。
1、 飽和熱水塔設(shè)備情況
主要參數(shù):直徑?1400,總高度22.5米。其中,飽和塔高:11.94米,熱水塔高9.33米。
填料層高:高直徑50瓷質(zhì)矩鞍環(huán)填料是時(shí),飽和塔高8米,熱水塔6米。
2、 填料型號(hào)、裝填高度的確定及裝填情況
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)能力,現(xiàn)有塔型及阻力降、總投資等情況,選用了250Y型304金屬孔板波紋填料。根據(jù)理論計(jì)算,飽和塔需要的理論塔板數(shù)為11塊,熱水塔需要的理論塔板數(shù)為7塊。250Y型金屬孔板波紋填料每米高度相當(dāng)于2~3理論塔板數(shù),再考慮一定的塔效率,實(shí)際裝填料情況為:
飽和塔裝填高度為:5.4米;熱水塔裝填高為為4.2米。
3、 填料的裝填
孔板波紋填料為規(guī)整填料,直徑和飽和熱水塔直徑相同,為?1400,填料由裝料人孔裝入,然后在塔內(nèi)進(jìn)行組裝,填料裝完后,裝好液體分布器和進(jìn)液管,再蓋上人孔,填料裝填完畢。
4、 使用情況
實(shí)際使用證明:孔板波紋填料各項(xiàng)性能指標(biāo)明顯優(yōu)于瓷質(zhì)矩鞍環(huán)填料,飽和熱水塔各項(xiàng)操作指標(biāo)都達(dá)到最佳狀態(tài)。
4.1傳質(zhì)傳熱效率高
實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表1:
表1
項(xiàng)目
時(shí)間
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溫度,℃
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飽和塔入口熱水
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飽和塔出口煤氣
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熱水塔出口變換氣
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熱水塔入口熱水
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2009.6.1.10時(shí)
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123
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122.5
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112
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112
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2009.6.3.10時(shí)
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119.5
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119
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111
|
111.5
|
2009.6.5.10時(shí)
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120.5
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120
|
111.5
|
112
|
2009.7.3.15時(shí)
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117
|
117
|
110
|
110
|
從以上表中可以看出,飽和塔頂出口半水煤氣和入口熱水的溫差很小,只有0.5℃,飽和塔出口熱水和熱水塔出口變換氣之間的溫差也吸有0.5℃以下,并且通過(guò)實(shí)測(cè)飽和塔出口煤氣的飽和度已達(dá)95%.
4.2 氣通量及操作彈性大。在不同生產(chǎn)強(qiáng)度下,仍能保持良好的傳質(zhì)效率,該飽和熱水塔正常生產(chǎn)半水煤氣量為8180標(biāo)米3/時(shí)。今年五月份大修后因另一套變換出問(wèn)題不能生產(chǎn),本套系統(tǒng)連續(xù)三天氣量到達(dá)11840標(biāo)米3/時(shí),飽和熱水塔仍運(yùn)行正常。飽和塔頂氣水溫差只有1℃,并且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)帶水現(xiàn)象。
4.3 填料層及阻力小。飽和熱水塔的噴淋密度同為35米3/米2時(shí),不同空速時(shí),更換填料前后系統(tǒng)阻力降情況見(jiàn)
表2
項(xiàng)目
類型
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空速
米/秒
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系統(tǒng)阻力
MPa
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備注
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?50瓷矩鞍環(huán)填料
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1.234
0.617
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0.11
0.07
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250Y型304金屬孔板波紋填料
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1.234
0.617
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0.08
0.05
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因流程復(fù)雜系統(tǒng)阻力仍較大
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5、 總結(jié)
1、 金屬孔板波紋填料是一種高效規(guī)整填料,其傳質(zhì)效率和通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、金屬矩鞍環(huán)等較先進(jìn)的散裝填料塔和一般板式塔。且具有阻力小、氣液分布均勻,放大效應(yīng)不明顯等特點(diǎn)。氮肥廠不但可以在脫硫塔、飽和熱水塔中應(yīng)用,也可以用于造氣洗氣塔、降溫塔、碳化回收清洗塔等傳質(zhì)設(shè)備。我廠已在造氣洗氣塔、變換第二熱水塔、循環(huán)水涼水塔中應(yīng)用,都取得了良好的效果。采用這種高效填料是節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要措施。
2、 鑒于金屬孔板波紋填哦庫(kù)一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),普通認(rèn)為,要提高設(shè)備的生產(chǎn)能力,可以用這種填料改造老塔,從而節(jié)約更換大塔的巨額資金。
3、 在設(shè)計(jì)新塔時(shí),若采用這種高效填料,可以大大降低塔的高度和塔徑,從而使設(shè)備投資有較大幅度的降低。
4、 飽和塔出口氣體中的蒸汽含量決定于出塔氣體的溫度和飽和度。由于飽和塔采用了這種新型填料,使塔頂氣水溫度已接近相等,若再增加一定高度的填料,還可以使氣體的飽和度進(jìn)一步提高。這樣,就沒(méi)有必要在飽和塔前再設(shè)置預(yù)飽和塔了.