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活性波纹填料组合体在硫磺制酸中的应用
2020-03-15 阅读：次
某厂主要生产磷酸一铵和磷酸二铵。现有5套硫磺制酸装置，总产能3800kt/a(1套600kt/a，4套800kt/a)。其中，一、二期2套800kt/a和1套600kt/a制酸装置于2013年6月前相继建成并投产。三期2套800kt/a制酸装置于2016年10月前相继建成并投产。对一、二期2套800kt/a制酸装置的生产指标分析后，发现以下问题:
①干燥塔出口水分偏高;
②二吸塔出口酸雾偏高;
③干燥塔、
①干燥塔出口水分偏高;
②二吸塔出口酸雾偏高;
③干燥塔、
二吸塔压力降偏高;④拖动风机的背压式汽轮机中压蒸汽耗气量较大。对上述问题进行详细分析，认为通过化填料塔填料结构及装填方式，可解决以上问题。因此，在三期工程中，2套800kt/a装置采用江西萍乡某陶瓷总厂的活性波纹填料组合体，并对填料结构及装填方式进行化调整。结果表明:各项指标得到明显改善，生产成本有效降低。
1填料调整前后的装填情况
填料调整前后装填情况见图1。
2填料规格型号、技术参数及性能参数
2．1调整前的填料性能
JT76阶梯环填料满足的条件是:①耐热温度超过400℃;②堆积密度为630kg/m3;③w(Al2O3)为22%～24%;④吸水率小于或等于0．5%;⑤w(Fe2O3)小于或等于1%;⑥比表面积达75m2/m3。
装填方式采用散堆，确保瓷环干净、裂纹数小于3条，裂纹长度小于10mm，缺损部分不能超过1/4。
2．2调整后的填料性能
调整后采用活性波纹填料组合体填料，活性波纹填料组合体特性参数见表2，活性波纹填料组合体规格型号及技术参数见表3，活性波纹填料组合体化学成分见表4。
表3活性波纹填料组合体规格型号及技术参数型号规格片距/mm片峰/mm片厚/mm齿角/(°)交叉角/(°)HX-1245±223±1．52．8±0．575±530±2HX-1336±219±1．52．5±0．375±545±2
表4活性波纹填料组合体化学成分%w(SiO2)w(Fe2O3)w(CaO)w(Al2O3)w(MgO)其他(w)
≥45．5≤0．5≤1．0≥40≤1．02 部分使用JT76阶梯环的参数与调整前一致。装填方式:按相应尺寸沿塔壁装成规整尺寸后按要求装填，二次与一层错位45°，三次与二次错位45°，上一层与下一层错位45°，直至到相应的装填高度，后装填阶梯环。
3生产运行指标对比分析
由于硫酸装置较多，以调整前的硫酸一车间B套与调整后的硫酸二车间A套装置进行对比(2套 装置产能均为800kt/a)。
3．1装置产能对比
2016年8—10月，2套装置运行情况 见表5。
3．2干燥塔出口水分对比
2016年8—10月，2套装置干燥塔出 口水分见表6。
3．3二吸塔出口酸雾对比2016年8—10月，2套装置二吸塔出口酸雾见表7。
3．4系统阻力降对比
2016年8—10月，2套装置干燥塔阻力见表8。二吸塔阻力见表9。
3．5风机透平蒸汽消耗对比2016年8—10月，2套装置风机透平蒸汽消耗见表10。
表102016年8—10月2套装置风机透平 蒸汽消耗
硫酸一车间8月实际运行28d，9月实际运行29d，10月实际运行31d;硫酸二车间8月实际运行28d，9月实际运行29d，10月实际运行30d。
通过分析发现:硫磺制酸中，干燥塔及二吸塔填料从单独采用JT76填料改为活性波纹填料组合体与JT76阶梯环配合使用的填料，能够提高装置产能、降低干燥塔出口空气的水分含量、降低二吸塔出口酸雾含量、降低填料层的阻力、改善干燥吸收塔的酸分布效果，指标得以化。
4经济效益分析
4．1直接效益
1)2016年8—10月，硫酸二车间比硫酸一车间平均每天多生产硫酸223．91t，直接生产费用按25元/t计算，建设投资(含低温回收装置)折旧22．5元/t，不计人工成本(按产量计算工资)，每年可节约351万元。
2)2016年8—10月，硫酸二车间比硫酸一车间平均少消耗3．82MPa、450℃中压蒸汽16．12t/h由于蒸汽无外卖渠道，建有中压背压发电机组，节约的中压蒸汽能发电970kWh，(中压蒸汽发电16．6kg/kWh)、按照给2016年的平均电费(0．5元/kWh)折算，节约电费485元/h，每年节约电费388万元。
4．2间接效益
1)磷酸产能较大，按照前后系统的匹配，硫酸产能不能满足磷酸生产需求，由于系统阻力小，可以提供硫酸的产能约10%。
2)干燥塔出口水分降低，使干空气中带入转化器的水分减少，减少催化剂粉化，延长了催化剂筛分时间。
3)二吸塔酸雾降低，减少了压力。
4)填料比表面积增加，孔隙率，分酸效果得以提高，有利于三氧化硫的吸收，从而延长了填料清理周期。
通过2016年8—10月生产情况来核算经济效益，使用活性波纹填料组合体装填干燥塔与二吸塔，相比单一阶梯环装填，其直接经济效益可增加739万元/a，而且也能取得较好的间接效益。
5结语
将3塔采用高效活性波纹填料组合体与3塔采用散堆填料的比较可看出效益明显。高效活性波纹填料组合体的特点是比表面积大、空隙率大、有效传质面积大，因而填料塔系统阻力减小、能耗降低、传质效率提高、比采用传统填料的硫酸产量少提高10%以上。此外，填料塔系统的维护少，操作弹性大。
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