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    DJ塔板可解除氣體凈化裝置瓶頸
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    DJ塔板可解除氣體凈化裝置瓶頸

    2019-08-14      閱讀:
    氣體凈化裝置的脫硫塔、脫碳塔的液氣比都比較大,又有硫膏堵塞問題。因此擴能的瓶頸是通液能力和抗堵功能。采用新型薄壁厚的散堆填料,可以有效地提高通量和比表面積。采用規整填料代換散堆填料也可以解除通量瓶頸。而采用 DJ塔板可 以同時解除通量和抗堵兩個瓶頸。DJ塔板具有多根矩形懸掛式降液管.溢 流堰比一般塔板長 2~5倍 。液流通道直通無死角,是一種高液通量且不易堵的的新型塔板。目前已有 3O余座氣體凈化裝置的塔器 ,以 DJ塔板成功地代換了常規塔板或填料 。達到了擴能增效的目的。

    近些年來,為了滿足農業生產對化肥需求的增長,取得增產增效的規模效應,化肥廠紛紛進行擴能改造。在擴能中,氣體凈化裝置包括半水煤氣的脫硫和變換氣的脫硫脫碳,由于其液氣比都比較大,因此瓶頸就突出地表現為通液能力的不足。這些操作常有硫膏堵塞問題,因此瓶頸還表現在塔內件抗堵功能的不足。
     
    對于各種常規的塔板,通液能力的大小取決于塔板降液管結構的設計,一般要求降液管的尺寸要足夠大,對于較大的塔,盡量采用雙溢流或四溢流。例如林德公司設計的甲醇洗塔系,就有 8O9,6以上 的塔段是采用雙溢流或四溢流的。

    對于各種常規的散裝填料,通液能力的大小取決于填料品種的選擇。一般來說,空隙率高的填料具有較高的通液能力,但也會使比表面積相對減少。近代性能良的各種格子結構型散堆填料將通量和效率地結合起來,在工業生產中應用較為廣泛。減薄材料厚度也能使散堆填料的通量和效率得到兼顧,畢力特L1]提出了空隙率、比表面積和化工填料材料厚度的關系圖,見圖 1。例 如諾頓公司的多種規格的不銹鋼英特洛克斯填料就都將材料厚度減薄為0.4mm.

    規整填料的發展使大通量和高效率得到近乎的結合。大量的精餾和吸收系統塔器采用了規整填料,取得了既提高通量又提高分離純度的效果。但是規整填料有不抗堵的弱點,一旦堵塞清理也很困難。另外,對于脫碳塔,常在 1~2MPa以上 的壓力下操作,加壓操作的規整填料大塔會出現異常的縱向返混和效率低溝現象。因此在脫硫脫碳塔系中采用規整填料要特別謹慎。

    DJ塔板可解除氣體凈化裝置瓶頸
    論是散堆填料或是規整填料,都還有一種提前液泛的現象。如江蘇靈谷化肥廠的碳丙脫碳塔,原采用 5O階梯環,一般只能通過年產 7Okt合成氨的氣量。但是按的 Eckert泛 點壓降通用關聯圖計算,即使到年產 80kt合成氨,填料塔的泛點率也 58 。塔器畢力特L1就曾指出,泛點關聯式只能用于一定的負荷范圍(負荷參數<4)才足夠精確和充分,超過此值,相轉變發生,在相對高的液體負荷下,使液體分散相變為連續相,氣體則變為分散相。在上述的脫碳塔中負荷參數即氣液流動參數已達到 9.95,肯定 早已發生相轉變。這種相轉變引起提前液泛的現象使工程設計必須加大系數。
     
    2O世紀 6O年代,出現了一種高通量的多降液 管塔板,且不易堵口 。至今,國內外多降液管塔板的技術已有 10余項[5]。本文將介紹的 DJ塔板也是這一類塔板,是浙江工業大學研究開發的塔板 ],在 解除氣體凈化裝置瓶頸中已得到成功的應用。
     
    1 DJ塔板及其性能
     
    1.1 DJ塔板的結構特點
     
    DJ塔板結構的主要特點在降液管的形狀和設置上。降液管為矩形,布置在塔板的中間。降液管底部并不沉浸在下層液體中,而是懸掛在氣相空間,用底部開孔面積來控制降液管內液層高度,以保證液封不漏氣。由于液體直接從底孔淋降到下一層塔板上,不需折轉,故具有抗堵功能。每層塔板可設一根或多根降液管,相鄰兩板的降液管互成垂直排列。DJ塔板的另一個結構特點是受液區也開孔鼓泡,開的孔型為誘導式斜孔,以免液體直接淋降下來引起沖擊漏液。
     
    對于具有抗堵功能的 DJ一2型塔 板,在受液區的外側加裝導流板,以改善液體的初始分布。DJ一2型塔板的結構如圖 2所示。
    DJ塔板可解除氣體凈化裝置瓶頸
    1.2 DJ塔板的流體力學性能特點
     
    DJ塔板的性能特點主要體現在其高通量的流體力學性能上。由于降液管布置在塔板中間,其溢流堰長為常規弓形降液管的 2~5倍 ,又由于受液區也鼓泡傳質,因此,DJ塔板的通量大,尤其液體通量大,一般可提高通量 309/5~ 50 。DJ塔板的負荷性能圖如圖 3、圖 4所示。由圖中可見,其降液管液泛線比浮閥塔的要開闊得多。擴建時,浮閥塔板已不能勝任,DJ塔板尚有較大的余量。由于高液負荷下,溢流堰長,溢流強度和板上泡沫層不會過高,

     因此,霧沫夾帶線也比常規塔板高些。在圖中,霧沫夾帶線位置較高,塔板的操作上限是受降液管液泛線控制。圖 3的霧沫夾帶線很高,已超出圖形范圍,故未標出。

    圖 4 蒸氨塔改造前后浮閥與 DJ塔 板性能對比
     
    1一液流下限線 l2一嚴重漏液線 l3一液流上限線 l 4一降液管液泛線 l5一過務霧沫夾帶線 l6一降液管自封線圖中:實線表示 D 塔板 l虛線表示浮閥塔板DJ塔板的流體力學特性可歸納為如下幾點:
     
    a)通量大,尤其液體通量大。比一般塔板可提高通量 30 ~50
     
    b)塔板壓降低,板間距小,可比一般塔板低20   ~30 ,對高液氣比操作,尤其顯著;
     
    c)操作穩定,當氣液負荷變化時,液層波動小,板壓降變化;
     
    d)由于液體旋轉 90度流動,且有導流板引導,氣液分布均勻,氣液流動有自分布能力和抗干擾能力;
     
    e)有抗堵功能,流動無死角,采用大孔徑篩板,可處理含顆;蚋酄钗锏奈锪。
     
    2 DJ塔板在氣體凈化中的應用
     
    2.1 DJ一2型塔板在各種脫碳塔中的應用
     
    目前在中、小化肥廠中運行的 DJ型 脫碳塔已有近 30余座 ,其中包括水洗脫碳,丙碳脫碳,熱鉀堿脫碳,MDEA 法脫碳等。典型的實例如下:
     
    a)浙江杭州良渚化肥總廠 1600的丙碳脫碳塔,采用 DJ一2型塔板代換塑料矩鞍環,通過氣量從4臺 L3.3機提高到 6臺機,降低了溶劑用量,實現年節電 74萬 ,年增效益 137萬 元,還解決了硫膏堵塞問題。
     
    b)在浙江巨化、開封、石家莊等中氮廠中,有 9 座 2800的水洗脫碳塔,以 DJ塔板代換螺旋雙溢流斜孔塔板,溢流周邊增加 2.4倍 ,處理能力提高了30      。
     
    c)湖北雙環化工集團公司和湖南大乘資氮化肥廠 2200的熱鉀堿脫碳塔,以 DJ一2型塔板代換原浮閥塔板,實現擴能 20 。
     
    d)湖北當陽化肥廠、河南尉氏化肥廠、江蘇宜興靈谷化肥廠、河南偃師商都化肥廠、河南漯河化肥廠等的碳丙脫碳塔都采用 DJ一2型 塔板代換填料,實現了擴能增效。其中江蘇宜興靈谷化肥廠的
     
    2400脫碳塔達到了年產 100kt合成氨的能力。
     
    2.2 DJ一2型塔板在脫硫塔中的應用
     
    浙江江山化工總廠 1600的半 水煤氣脫硫塔,
     
    以 DJ一2型塔板代換毛竹拉西環,提高通量 30 ,解決了堵塞問題 (正常運行 7年)。
     
    湖北當陽化肥廠將 3200的 變換爐改造成為變換氣脫硫塔,采用 DJ一2型塔板 ,已正常運行了 5年。
     
    河南尉氏化肥廠 2400的 DJ型 變換氣脫硫塔,與 2000的 DJ型脫碳 塔配套生產,已正常運行3年。
     
    2.3 DJ塔板在乙二醇水洗塔中的應用
     
    揚子石化公司乙二醇裝置的 T1l5塔 ,直徑為5.4m,采用 DJ一2型塔板代換原四溢流的浮閥塔板,溢流周邊由 19m提高到 37m,鼓泡面積占全塔面積的百分比由 73 提高到 87 ,實現了擴能
     
    20      。
     
    2.4 DJ一3型塔板在含碳稀氨水處理中的應
     

     
    安慶石化總廠化肥廠的含碳稀氨水處理裝置,采用 DJ一3型 塔板代換浮閥塔板,不實現擴能
     
    30    以上,還節省了蒸氣消耗量。排放的水達到了脫碳、脫氨和脫醇的要求,可直接進人陽離子床,作鍋爐用水使用。
     
    3 結         語
     
    氣體凈化以及各種物系的分離,給 DJ技 術提供了廣闊的應用天地。實踐表明,DJ塔板確實在解除氣體凈化裝置的通量和堵塞的瓶頸中表現良。如果沒有堵塞問題,DJ塔板還有其他系列可供選擇,如復合填料的 DJ一3型 塔板,具有固定閥的 DJ一5型塔板,具有齒邊浮閥的 DJ一8型塔板等,都在高通量和高效率相結合方面具有更良的性能。

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