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  • 萍鄉化工填料廠生產拉西環、鮑爾環、多面空心球填料,瓷球、陶瓷波紋填料、陶瓷規整填料
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    格柵填料在脫硫塔和造氣洗滌塔的開發和應用
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    格柵填料在脫硫塔和造氣洗滌塔的開發和應用

    2019-08-19      閱讀:
    填料塔作為一種傳統的氣、液傳質設備,近年來有很大發展。由于填料結構的不斷改進,在很多生產過程中已代替了傳統的板式塔。填料主要有兩大類:散堆填料規整填料。散堆填料有拉西環填料、鮑爾環填料、階梯環、矩鞍環、海爾環、泰勒花環等。散堆填料主要點在于安裝方便,具有通用性。但是通量較小,流體分布性能較差,阻力較大,如果有沉淀物生成,易造成填料塔堵塞等缺點。隨著化學工業的發展,對塔設備不斷提出新要求:有的要求分離熱敏性物系,有的要求通過技術改造提高生產能力和產量,有的要求降低回流比,減少系統阻力以求節能 有的因要求,在三廢處理時必須進一步提高效率以達到有關標準等等。隨著塔器的大型化,散堆填料難以滿足這種要求。因而結構與排列整齊、有效傳質面積大、阻力小的規整填料應運而生,很到廣泛應用。
     
    我國大多數大型合成氨廠,在氣體凈化過程中,半水煤氣冷卻洗滌塔、常壓脫硫塔、變換氣加壓脫硫塔,有的采用板式塔(旋流板塔),有的用散堆填料塔或空塔噴淋,大多數中型廠則采用木格子填料。無論用哪一種脫硫方法采用硫磺回收,在脫硫塔中有硫膏析出。因此采用旋流板塔,脫硫效率低。如果煤質較差,往往達不到凈化效果,煤氣冷卻除塵采用空塔噴淋,冷卻效果不好,使后工序凈化增加了難度。采用散堆填料(如用海爾環等),阻力大、易堵塔使用周期短,往往生產一段時間后需停車清理,影響合成氨的正常生產。

    中型氮肥廠和焦化廠煤氣脫硫直采用木格子填料。用東北紅松脫脂處理后使用。由于生產過程中氣液頻繁竄動,使得塔內填料容易破損,使用壽命短。木板較厚,比表面積小,空隙率小,傳質效果不理想。加上木格子表面粗糙,硫膏容易沉積在填料表面造成堵塔,使得塔內氣液分布不均,產生偏流,致使系統阻力不斷上升,出l=lH,S超標 ,系統被迫停車檢修,嚴重影響系統的正常穩定生產。2001年浙江巨化股份有限公司合成氨廠進行 23萬噸 /年合成氨凈化系統改造,由于對東北紅松的控制,采購越來越困難。于是萍鄉化工填料廠和浙江股份有限公司合成氨廠共同研制和開發PVC格柵填料。經浙江氨廠和寧夏化工有限公司半水煤氣脫硫塔、變換氣脫硫塔使用,年多來效果很好。目前公司開發了不同型號的塑料格柵填料來滿足不同的工藝要求,并能成功的應用在脫除高硫(H,S含N>3g/m ~8g/m )的半水煤氣,取得較好的效果,在煤氣除塵降溫過程開發了能適應100~C以上工況的金屬格柵填料。格柵填料產品在2002年 12月已獲準實用新型性,在 2002年 5月 29日通過科委部一級的技術鑒定,并在進行技術推廣,同年 11月榮獲科技進度三等獎。
     
     
    二、結構與組裝方式
     
    2.1結構形式
     
    塑料格柵填料是由塑料板、棒、管,經過一定的加工工藝,后根據塔徑、人孔的大小進行組裝而成。每盤填料的高度由塔徑而定,一盤為80~100mm。由于格柵填料的柵板與塔截面是垂直的,因此基本消除了散堆填料和波紋填料共有的壁流現象。只要該塔液體初始分布均勻,一般不需要再設液體再分布裝置。這使得格柵填料塔的設計、制造更簡單,并提高了塔了利用空間。
     
    2.2格柵填料的組裝
     
    大直徑的脫硫塔根據人孔的大小來確定格柵填料分裝塊的寬度,一般為<450mm,長度由塔徑和塑料板的規格來確定,分塊由人孔裝入塔內。填料支撐柵板與格柵填料的排列方向為90。,上下兩層之間格柵填料排列方向旋轉 45。。GS型格柵填料特性參數見下表。
     
    以GS一2型塑料格柵填料為例,它是常壓脫硫裝置常用的填料之
     
    一 , 是常壓脫硫裝置中較為理想的填料。該填料有效比表面積為46.7mz/m ,填料空隙率為 90.58%。當噴淋密度為46m /h·m 時,該填料壓降約 70Pa/米 。每米填料理論板數約為 0.8塊 ,氣相傳質單元高度約為1.25m,液相傳質高度約為 0.6m。
     
     
    三 格柵填料氣液兩相傳質機理
     
    分析
     
    塑料格柵填料,它是以塑料板片作為主要傳質構件,塑料板片垂直于塔截面,與氣流和液流方向平行,上下兩層呈45。,整體塔內氣流和液流逆向旋轉,旋流流動接觸。液體靠重力沿填料表面下降,與上升的氣體接觸,在塑料板片表面呈膜狀向下流動,氣體作為連續相自下而上流動,與液膜接觸傳質,氣液之間形成滴狀或膜狀接觸。隨著氣速增加,液體自上而下液滴變細,當氣速達到噴射時,則呈噴射狀態接觸。噴射點對應氣體的動能作為該填料操作負荷,此時已不是液氣控制而是霧夾帶控制。
     
    t格柵填料板片之間距離較大(一般為 24-42mm),空隙率高,氣體和液體有固定的走向,每層板的通道非常均勻,隨著氣量的增加或者液量加大,氣液兩相間的作用,但是持液量很小,塔的阻力很小,液泛速度很高,格柵填料塔內不存在填料床內滿液體,氣體不會以氣泡的形式通過液體,所以格柵填料對舊塔改造可以選用較高的空塔速度,是一般填料的1.5倍,大大提高了生產能力,對新塔的設計可以降低塔的直徑和高度。

    由于格柵填料板片之間距離較大,板片表面非常光滑,氣體上升和液體下降阻力大大降低,氣體和液體有固定的通道,流體在板片之間不斷的沖刷接觸,使得含塵氣體和液體不會在填料表面停滯、沉積、淤積和堵塞。因此塑料格柵填料是一種高效,大通量、壓降低、不會堵塔的新型規整填料。在正常操作條件下,其壓降為階梯環填料和鮑爾環填料的20%~30%,通量比板式塔高80%,比Dy50鮑爾環高 50%。
     
     
    四 格柵填料在脫硫裝置和造氣洗滌塔中的應用

    無論氮肥廠的半水煤氣,焦化廠的焦爐氣和以煤為原料的城市煤氣和工業煤氣,均需要煤氣冷卻、除塵、脫除煤氣中的H,S。由于煤氣中含有粉塵和焦油,大部分廠采用空塔噴淋,中型氮肥廠一般采用木格子填料。氣體冷卻和除塵效果不好,一般煤氣進氣柜的溫度 >65/~70~C。降低了氣柜的利用率,增加了系統阻力。降低羅茨鼓風機和壓縮機的打氣量,影響造氣爐的發氣量。金屬格柵填料,其結構形式與塑料格柵料的結構形式不同,但氣液兩相傳質和傳熱的機理相同,填料的表面和氣體、液體方向平行,由于在氣流和液流的沖刷下,粉塵和焦油不會在填料表面沉積。冷卻和除塵效果好,一般出口氣體與冷卻水進口溫度相差 3~50C。
     
    一   般氮肥廠生產,冬天大產量高也比較容易操作,夏天產量低,其主要原因就是夏天煤氣溫度高。系統阻力增加,減少了壓縮機的打氣量。如果能將煤氣溫度降低,則可以提高全年的產量,根據浙江桐鄉化肥廠,只改造了造氣的冷卻塔,該月產量提高5%。以煤為原料的煤氣,均需要脫除煤氣中的 H,S,所采用的脫硫方法無論是 PDS/ADA/DDS/栲膠脫硫等等,煤氣中H,S與脫硫液接觸,化學反應速度很快,其反應影響不是主要矛盾。采用散堆填料,由于散堆填料阻力不均勻,易產生偏流,氣流分布不均勻,當硫膏沉積在填料的表面后,阻力會越來越大,堵塔會更加嚴重,造成惡性,后造成停車清理。不清洗工作量大,甚至不能維持正常生產。尤其是當前煤炭供應價格上漲,為了降低生產成本,部分工廠采用含硫量較高的煤種,堵塔現象更為嚴重。我們從 2001年至 2002年改造部分氮肥廠,其工藝參數列表如下:
    新型塔內件技術在脫硫塔和造氣洗滌塔的開發和應用
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