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    階梯環耐酸陶瓷填料在硫酸生產挖潛改造中的應用
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    階梯環耐酸陶瓷填料在硫酸生產挖潛改造中的應用

    2019-11-06      閱讀:
    在200kt/a硫鐵礦制酸裝置技術改造為250kt/a硫磺制酸時,為充分利用絕大部分的干吸設備,以階梯環耐酸陶瓷填料代替矩鞍環填料,滿足了原干吸塔的生產能力提高25%的要求。闡述了階梯環耐酸陶瓷填料的應用效果,認為其效果于矩鞍環填料。

     2001年下半年,石化集團南京化學工業有限公司磷肥廠對1988年引進國外先進技術建成投產的200kt/a硫鐵礦制酸裝置進行了技術改造,在充分利用原有轉化器及絕大部分干吸設備的情況下,建成250kt/a硫磺制酸裝置?紤]到裝置產能擴大,我廠將硫酸干燥塔和吸收塔的矩鞍環填料全部改為階梯環耐酸陶瓷填料(以下簡稱階梯環),并在實際生產中達到了預期效果。下面以干燥塔為例對其應用效果作一總結。

    1 階梯環技術性能指標

    改造前后,我廠硫酸裝置使用的干燥塔尺寸和結構未變、塔上部的絲網捕沫器未變,惟一改變的是其填料由38mm(裝填高度600mm)、76mm(裝填高度5000mm)矩鞍環填料改為 38mm(裝填高度600mm)、76mm(裝填高度5000mm)的階梯環,裝填方式不變。這兩種填料標準規定的技術性能指標見表1(GB/T18749-2002),生產廠家提供的產品技術性能指標見表2,兩者有所差異。
    從表1、表2可以看出,與矩鞍環填料相比,階梯環的比表面積略小、空隙率基本持平(略小或略大)、干填料小了很多。

    2 階梯環的應用效果

    我廠硫酸裝置改造前后的主風機都是緊跟干燥塔之后的工藝流程。因此,干燥后煙氣中酸霧、水分含量的高低還直接影響主風機的運行壽命。

    1、干燥效果好

    以2004年2、3、4月份干燥塔的操作參數為例,與裝置改造前的2001年同期進行比較(見表3),改造前后干燥塔進口氣速、酸量基本相同,只是改造前干燥塔進氣為凈化后的凈化氣,改造后為自然空氣。改造前干燥氣的酸霧、水分含量經常超標,合格率低于30%;改造后干燥氣中酸霧、水分的合格率大于95%。這對主風機和釩催化劑的使用壽命都是十分有益的。當然,干燥效果也與進塔氣體的組分有很大關系,但表3數據充分說明:干燥塔填料采用階梯環所取得的干燥效果完滿足硫酸生產的要求。
    改造后,主風機進口酸霧、水分合格率大大提高,其維修和清理周期大大延長。改造前,主風機清理周期為1~3個月,因酸霧腐蝕,其葉輪在一年內需重找兩次動平衡;改造后,主風機清理周期為3~6個月,其葉輪在一年內只需重找一次動平衡。
    階梯環耐酸陶瓷填料在硫酸生產挖潛改造中的應用
    階梯環耐酸陶瓷填料在硫酸生產挖潛改造中的應用

    2、干燥塔阻力可降低6.3%~10.7%

    從表3可以看出,在相同氣速和酸量的情況下,干燥塔填料改用階梯環后,其阻力約降低了6.3%~10.7%。

    3、干燥塔操作范圍寬

    填料的改變必定影響填料塔的泛點空塔氣速,從而影響塔的操作范圍。這主要與填料的干填料有關。根據《化工工藝設計手冊》(化學工業出版社出版)中的Bain-Hougen關聯式{log〔(wf2/g)(б/δ3)(γG/γL)μL0.2〕=A-1.75(L/G)0.25(γG/γL)0.125}可以看出:在操作工況基本不變的情況下,當填料改變時,則泛點空塔氣速wf與干填料б/δ3成反比。從表1、表2可以看出,階梯環的б/δ3比矩鞍環填料小很多,因而裝置改造后,干燥塔的泛點空塔氣速(即高允許氣速)得到有效提高,其操作范圍加寬,操作更加穩定。
    運行實踐也證明了這點。我廠在裝置改造前,曾發生幾起干燥塔液泛現象,并終導致填料破碎而停車更換填料事件。近的一次是在2000年底,當時為了增產,主風機電流開到115A,風量76000m3/h左右,干燥塔壓力降迅速上升,時間不長即造成干燥塔填料破碎。2001年底裝置改造為硫磺制酸后,在其運行的三年多時間內,為了增產我們曾多次將風量調到76000m3/h附近,裝置仍能夠連續穩定運行。

    4、使用兩種填料的 

    根據供貨商報價,階梯環與矩鞍環填料的單價相差無幾,38mm階梯環與38mm矩鞍環填料的價格都在2500元/噸左右,76mm的價格都在2300元/噸左右。因階梯環的堆積密度略大于矩鞍環填料,在裝填體積相同的情況下,使用階梯環的費用要略高于矩鞍環填料。但階梯環的強度通常多高于矩鞍環填料,因而階梯環的使用壽命比矩鞍環填料長。裝置改造前,我們在每兩年一次的裝置大修期間,干燥塔、吸收塔的矩鞍環填料總因破碎要更換一部分。裝置改造后的一次大修(2004年底)中,我們打開干吸塔檢查,階梯環填料基本沒有破碎。因此,盡管階梯環的購買費用要稍高于矩鞍環填料,但因其使用壽命更長,階梯環的并不比矩鞍環填料低。

    5、應用于吸收塔的效果

    改造后的一、二吸收塔也采用了階梯環,三年來的實踐證明,吸收塔的吸收率能穩定在99.97%以上。使用階梯環可以達到與矩鞍環填料一樣的吸收效果。

    3 結束語

    在硫酸裝置的干吸塔中,用階梯環代替矩鞍環填料,完全可以達到同樣的干燥、吸收效果,滿足硫酸生產中干燥、吸收系統的技術要求。在對干吸塔阻力和高允許氣速的影響方面,階梯環比矩鞍環填料表現出的技術性能,這一點對現有的硫酸裝置挖潛增產尤其具有吸引力。實踐證明,階梯環的并不比矩鞍環填料低,從某種程度上來說,階梯環表現出的技術性能要于矩鞍環填料。

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