资讯
联系我们
公司名称：化工填料厂家
公司QQ：27749890
联系人：龙经理
业务电话：18779917026
联系地址：江西萍乡湘东陶瓷工业园
新型规整填料的性能及其在硫酸工业中的应用
2019-09-03 阅读：次
摘 要 针对硫酸千吸塔研制出了TJ160X型陶瓷规整填料，通过试验研究和分析证明该填料比传统的散堆填料具有更大的比表面积、更大的通量，其效率高、压降低。该填料在相同的条件下，压降是散堆填料的 1／3，通量提高 2倍以上。结合先进的液体分布器，模拟设计了一套硫酸干吸塔。探 讨了将先进的陶瓷规整填料塔技术用于硫酸干吸系统的途径和方法。
世界硫酸产量和需求量逐年上升，单套装置的规模也越来越大，其中硫酸干吸系统的设计是硫酸厂总体设计中的一个重要环节，而干吸塔又是该系统中的关键设备，硫酸厂效益的好坏、尾气浓度以及设备的使用寿命，在很大程度上取决于干吸塔系统的设计。国内硫酸干吸塔一直使用散堆填料塔，虽然几经改进，现在依然存在着压降大、通量小、雾沫夹带严重等缺点。
天津天大天久科技股份有限公司受某磷肥厂委托，充分利用天津大学和天大天久公司先进的填料塔技术和在吸收领域中的经验，专门开发了适合于硫酸干吸塔的 TJ160X型陶瓷规整填料。试验表明，应用新型槽式分布器，该填料在相同条件下的压降是散堆填料的 1／3，通量提高 2倍以上。据此，结合先进的液体分布器，天大天久公司为年产 330 kt的硫磺制酸厂设计了干燥塔、一吸塔和二吸塔 。
1 硫酸干吸塔所用填料和分酸器的
现状
干吸塔一般采用填料塔，由外壳、填料、分酸器、填料支撑结构、除沫器等组成。2O世纪 7O年代以前，国内硫酸厂干吸塔几乎全部采用一代散堆填料拉西环填料，设计空塔气速 0．6-0．8m／s，喷淋密度 10～ 12 m3／(m2·h)，主填料 层高 度6-6，5in。20世纪 70年代起，不少老厂由于增产的需要，塔的操作气速需要达到 I～I．2m／s，而逐渐采用了二代散堆填料——矩鞍环填料、异鞍填料和阶梯环填料等效率较高的填料u1】。国内外一些公司也相继开发出了硫酸干吸的新型填料，如加拿大 Cecebe公 司开发的 FIP鞍 形填料、美国孟山都环境化学公司开发的 Wave—Pak填 料、Raus—chert公司开发的 Hiflow环行填料等 。
世界硫酸产量和需求量逐年上升，单套装置的规模也越来越大，其中硫酸干吸系统的设计是硫酸厂总体设计中的一个重要环节，而干吸塔又是该系统中的关键设备，硫酸厂效益的好坏、尾气浓度以及设备的使用寿命，在很大程度上取决于干吸塔系统的设计。国内硫酸干吸塔一直使用散堆填料塔，虽然几经改进，现在依然存在着压降大、通量小、雾沫夹带严重等缺点。
天津天大天久科技股份有限公司受某磷肥厂委托，充分利用天津大学和天大天久公司先进的填料塔技术和在吸收领域中的经验，专门开发了适合于硫酸干吸塔的 TJ160X型陶瓷规整填料。试验表明，应用新型槽式分布器，该填料在相同条件下的压降是散堆填料的 1／3，通量提高 2倍以上。据此，结合先进的液体分布器，天大天久公司为年产 330 kt的硫磺制酸厂设计了干燥塔、一吸塔和二吸塔 。
1 硫酸干吸塔所用填料和分酸器的
现状
干吸塔一般采用填料塔，由外壳、填料、分酸器、填料支撑结构、除沫器等组成。2O世纪 7O年代以前，国内硫酸厂干吸塔几乎全部采用一代散堆填料拉西环填料，设计空塔气速 0．6-0．8m／s，喷淋密度 10～ 12 m3／(m2·h)，主填料 层高 度6-6，5in。20世纪 70年代起，不少老厂由于增产的需要，塔的操作气速需要达到 I～I．2m／s，而逐渐采用了二代散堆填料——矩鞍环填料、异鞍填料和阶梯环填料等效率较高的填料u1】。国内外一些公司也相继开发出了硫酸干吸的新型填料，如加拿大 Cecebe公 司开发的 FIP鞍 形填料、美国孟山都环境化学公司开发的 Wave—Pak填 料、Raus—chert公司开发的 Hiflow环行填料等 。
美国 Koch公 司开发了 Flexeramic规 整填料，是硫酸干吸塔用填料的重大突破。与散堆填料相比，规整填料规定了气液流路，改善了沟流和壁流现象。基本没有放大效应，且规整填料配合先进的气液分布器，可以大限度降低雾沫夹带。同时，规整填料的压降很小，另外规整填料可以提供更多的比表面积，在同等容积中可以达到更高的传质、传热效果。在与散堆填料具有相同的比表面积时，填料的空隙率更大，具有更大的通量 l3， 。从报 道分析，Flexeramic规整填料综合性能十分良，一般空塔气速为 1．5m／s左 右，喷淋密度为 15～35 m ／(m ·h)，主填料层高度 4 m 左右，塔总压降1．96×10 Pa左右u1。但受传统观念的影响和陶瓷生产能力的限制，此填料使用得并不多。
作为干吸塔的另一重要部件分酸器，目前多数为压力管式分酸器，已有多年使用经验，但由于它用散堆填料埋藏，浪费大量的填料和塔的空间，增加了全塔压降。美国孟山都环境化学公司推出的槽式分酸器 ]，操作效果明显改善，但由于其分布槽较宽，槽间气速加大，产生雾沫夹带，局部流动阻力加大。
2 TJ160X型规整填料的性能测定
天大天久公司针对目前硫酸行业的现状，结合自身在填料和传质分离工程上的经验，研制开发了rJ160X型陶瓷规整填料，并进行了试验研究和测试。
2．1 TJ160X型规整填料理化性能试验
2．1．1 吸水率、气孔率、体积密度测试取 10cm3 的填料样品洗净烘干至恒重后将试样放入盛蒸馏水烧杯中，一起抽真空 10min，取出后在空气中静置 30rain，再将此饱含水的试样在水中称重 ：，然后用湿毛巾擦去试样表面水，在空气中称重 。
试验结果见表 1。从表 1数据可以看出，该填料的吸水率、体积密度等指标均于原化工部标准。
4 TJl60X型填料应用于硫酸干吸塔
根据对 TJ160X型填料 的实验研究和实验数据分析，对年产 330 kt硫 酸生产工艺的干吸塔进行了模拟设计
综上所述，可以认为在硫酸干吸系统中采用规整填料塔，虽然填料的一次性投资费用较大，但其综合经济技术指标均于散堆填料塔。
2．1．2 温度急变性能试验
将试样加热至 210℃ ，取出放入 30℃水中，观察表面是否出现裂纹，重复两次，结果见表 2。
2．1．3 耐酸度试验
将试样制成 0．25～0．5ITITI的颗粒，洗净烘干称重 ，然后将试样放入 98％的浓硫酸中恒温90℃ ，加热 5 h，再将试样洗净烘干称重 ，则耐酸度 RA： 5／ 4×100％。
实验结果： =9．9962 g， 5=9．9900 g， R =99．938％>99．8％ (原化工部标准)。
2．2 流体力学性能测试
rJ160X型陶瓷规整填料的流体力学试验在天大天久公司 DN400的冷模试验塔中进行，测试介质为空气和水，填料高度为 1800 mrn，测 试高度为 1000 mrn。结 果如图 1所 示 (图 中 L 为喷淋
密度 )。
3 硫酸工业常用散堆填料与 TJl60X 规整填料压降对比Tj160X规整填料的比表面积为 160m2／m3，从实验测试数据可以看出，F 为 1．0～2．0 Pa 时，每米压降为 98．1～196．2Pa，只是现有装置每米填料压降的 1／3(国 内一般采用矩鞍环或阶梯环)。因此采用规整填料，不比表面积，吸收效率提高，而且，由于压降降低，可以增加空塔气速，提高通量。表 3为 L：30m3／(m2·h)时的几种填料压降对照表。
2．1．3 耐酸度试验
将试样制成 0．25～0．5ITITI的颗粒，洗净烘干称重 ，然后将试样放入 98％的浓硫酸中恒温90℃ ，加热 5 h，再将试样洗净烘干称重 ，则耐酸度 RA： 5／ 4×100％。
实验结果： =9．9962 g， 5=9．9900 g， R =99．938％>99．8％ (原化工部标准)。
2．2 流体力学性能测试
rJ160X型陶瓷规整填料的流体力学试验在天大天久公司 DN400的冷模试验塔中进行，测试介质为空气和水，填料高度为 1800 mrn，测 试高度为 1000 mrn。结 果如图 1所 示 (图 中 L 为喷淋
密度 )。
3 硫酸工业常用散堆填料与 TJl60X 规整填料压降对比Tj160X规整填料的比表面积为 160m2／m3，从实验测试数据可以看出，F 为 1．0～2．0 Pa 时，每米压降为 98．1～196．2Pa，只是现有装置每米填料压降的 1／3(国 内一般采用矩鞍环或阶梯环)。因此采用规整填料，不比表面积，吸收效率提高，而且，由于压降降低，可以增加空塔气速，提高通量。表 3为 L：30m3／(m2·h)时的几种填料压降对照表。
4 TJl60X型填料应用于硫酸干吸塔
根据对 TJ160X型填料 的实验研究和实验数据分析，对年产 330 kt硫 酸生产工艺的干吸塔进行了模拟设计
4．1 设计要求
产品产量：330 kt／a；干燥 塔塔顶排除气体中水分含量 <0．1g／m ；干燥塔、一吸塔、二吸塔的塔顶除雾效果满足生产系统要求；塔槽合一。
4．2 设计结果主要工艺参数
4．2 设计结果主要工艺参数
根据填料的性能数据和工艺模拟计算，取 3塔内径均为 5000l'nlTl，设 计输出数据见表 4。
方案只是对填料、填料支承、填料压圈、分酸器、进酸管和除雾器等核心结构进行了设计。
4．3．1 塔釜高度
塔釜高度由塔内外压差、填料及分酸器的持0 液0 0 量、管线及换热器的持液量、泵槽液位的工艺要盯3 求如1 够等综合因素确定。
4．3．2 支承结构及位置
目前硫酸干吸塔所用填料支承主要有 4种结构形式：条梁、条拱、球拱、金属格栅。此方案选1 用2 25 " 2改进的陶瓷球拱支承，它不耐高温浓硫酸腐蚀，还能起到进气气体分布的作用，对于规整填料而言，这一点非常重要。按 经验进气口与填料支承间距不小于塔的半径。
4．3．3 填料
选用 TJ160X陶瓷规整填料，与传统的散堆填料相比，F 可以达到 2．5 Pa ，吸收效率高，每米理论板数可达 1．3，压降只是散堆填料的 1／3。
4．3．4 填料压圈与分酸器
选用金属格栅压圈，同时具有支承分酸器的作用，分酸器采用槽式分酸器。该分酸器具有压降小、气液分流、分布点多、液体分布均匀等点，能大限度地降低雾沫夹带。
4．3．5 除雾器
干燥塔和二吸塔采用标准的抽屉式丝网除雾器，一吸塔采用盘式除雾器。
槽式分酸器应用实例
1997年对吉化公司染料厂的硫酸干吸塔进行了改造。改造前该塔采用的是管式分酸器，塔顶酸雾不合格，其他条件不变，只是将分酸器更换为新型槽式分布器，改善了液体分布，吸收效率明显提高，塔顶气相排放达到了要求。
6 结 论
开发研制的 TJ160X 陶瓷规整填料，具有以下特点。
(1) TJ160X陶瓷规整填料吸水率、气孔率等均达到了陶瓷填料的要求。
(2) 通过温度急变实验和耐酸度实验，证明该填料能满足硫酸生产要求。
(3) 流体力学实验证明，同样条件下该填料的每米压降只是散堆填料压降的 1／3，大 F可达 到 3．0Pa 。
(4)采用 TJ160X规整填料，可以使塔径减小，塔高降低，节省塔体费用和土建基础费用。
(5) 由于 T3160X规整填料压降降低，可以降低风机功率，同时由于塔高降低，泵的压头和功率均可降低，节省操作费用，实现节能。
(6) 采用规整填料和新型槽式分酸器，可以减少雾沫夹带，降低除雾器负担，利于。
(7) 由于规整填料具有良好的操作性能，使塔的操作更为方便，吸收效果改善。
| 4．3 设计方案说明 | 6∞48 |
方案只是对填料、填料支承、填料压圈、分酸器、进酸管和除雾器等核心结构进行了设计。
4．3．1 塔釜高度
塔釜高度由塔内外压差、填料及分酸器的持0 液0 0 量、管线及换热器的持液量、泵槽液位的工艺要盯3 求如1 够等综合因素确定。
4．3．2 支承结构及位置
目前硫酸干吸塔所用填料支承主要有 4种结构形式：条梁、条拱、球拱、金属格栅。此方案选1 用2 25 " 2改进的陶瓷球拱支承，它不耐高温浓硫酸腐蚀，还能起到进气气体分布的作用，对于规整填料而言，这一点非常重要。按 经验进气口与填料支承间距不小于塔的半径。
4．3．3 填料
选用 TJ160X陶瓷规整填料，与传统的散堆填料相比，F 可以达到 2．5 Pa ，吸收效率高，每米理论板数可达 1．3，压降只是散堆填料的 1／3。
4．3．4 填料压圈与分酸器
选用金属格栅压圈，同时具有支承分酸器的作用，分酸器采用槽式分酸器。该分酸器具有压降小、气液分流、分布点多、液体分布均匀等点，能大限度地降低雾沫夹带。
4．3．5 除雾器
干燥塔和二吸塔采用标准的抽屉式丝网除雾器，一吸塔采用盘式除雾器。
槽式分酸器应用实例
1997年对吉化公司染料厂的硫酸干吸塔进行了改造。改造前该塔采用的是管式分酸器，塔顶酸雾不合格，其他条件不变，只是将分酸器更换为新型槽式分布器，改善了液体分布，吸收效率明显提高，塔顶气相排放达到了要求。
6 结 论
开发研制的 TJ160X 陶瓷规整填料，具有以下特点。
(1) TJ160X陶瓷规整填料吸水率、气孔率等均达到了陶瓷填料的要求。
(2) 通过温度急变实验和耐酸度实验，证明该填料能满足硫酸生产要求。
(3) 流体力学实验证明，同样条件下该填料的每米压降只是散堆填料压降的 1／3，大 F可达 到 3．0Pa 。
(4)采用 TJ160X规整填料，可以使塔径减小，塔高降低，节省塔体费用和土建基础费用。
(5) 由于 T3160X规整填料压降降低，可以降低风机功率，同时由于塔高降低，泵的压头和功率均可降低，节省操作费用，实现节能。
(6) 采用规整填料和新型槽式分酸器，可以减少雾沫夹带，降低除雾器负担，利于。
(7) 由于规整填料具有良好的操作性能，使塔的操作更为方便，吸收效果改善。
综上所述，可以认为在硫酸干吸系统中采用规整填料塔，虽然填料的一次性投资费用较大，但其综合经济技术指标均于散堆填料塔。
相关信息