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高效规整填料及新型塔内件在低压闪蒸槽中的应用
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高效规整填料及新型塔内件在低压闪蒸槽中的应用

2019-09-04      阅读:
对原设计的NHD脱碳流程进行改进,将低压闪蒸槽移至气提塔顶部,同时将其设计成为具有新型塔内件的高效规整填料塔,降低了吸收塔阻力,提高了闪蒸效率,使低压闪蒸槽中获得的二氧化碳纯度及数量达到了较高的水平。

1 低压闪蒸槽改造措施
原闪蒸槽的结构为卧式折流板式,具有结构简单、易于加工的特点,但闪蒸面积小、液体流动阻力大,减少了液体压力差,造成 CO:等气体闪蒸不充分,从而影响产品的质量和数量。另外,由于新的低压闪蒸槽提升至气提塔的顶部,从设备设计考虑,卧式容器给气提塔的稳定性带来不利的影响。为此。新设计的低压闪蒸槽在充分考虑到闪蒸的基本原理后,采用了立式规整填料塔结构,并辅之
以新型塔内件设计,使闪蒸更加完全、彻底。新设计的低压闪蒸槽的具体结构见图 1。
 
1.1 填料的选型
填料的选用原则是:闪蒸效率高,即要求填料在一定的空间内有较大的表面积,并且要求液体和气体在填料中能够均匀分布;气体通过填料层的阻力要小,有较大的空隙率和较小的填料因子;经久用,即有良好的化学稳定性和机械强度,且价格适宜。
由于规整填料具有规则的排列顺序以及在塔
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截面上形成许多对称的传质小单元等特点,使其具有传质效率高、阻力小、持液量小、通量大、操作弹性范围广、放大效应小等优点。并且规整填料塔在化肥工业中已经得到了非常广泛的应用,无论是脱硫塔、脱碳塔、气提塔、铜洗塔等都取得了令人满意的效果。此次设计中选用的填料是组片式板波纹规整填料,该填料比普通的规整填料具有更大的比表面积、更小的压降,因而在相同的进液温度、相同的进液压力下,溶液的闪蒸率更高。
 
根据工艺计算,为了使闪蒸量最大化、压力降最小化,在满足一定的闪蒸面积的条件下,使用了2种型号的组片式板波纹规整填料,为增加气体通量、提高闪蒸效率、降低压降创造了必要条件。同时该填料对液体或气体在塔截面上有很好的自分布作用,进一步提高了传质分离效果。
 
1.2 进液装置的设计
 
由于低压闪蒸槽上移至气提塔顶部,从高压闪蒸槽溶液出口至低压闪蒸槽溶液进口处的压差比原来增加几十千帕,使溶液进人低压闪蒸槽前在管路中就已含有大量的气相,故除了在管路设计上加以关注(振动)外,在低压闪蒸槽塔内件进液装置的设计中也应重点考虑。因为在进液装置中气体的闪蒸量已达闪蒸总量的80%左右,故其结构是否合理将影响闪蒸的质量和数量。
 
我们设计的进液装置采取了 2项措施:(1)采用双切向环流分布器,使进塔液流充分闪蒸并释放出高压能量,减少液体夹带,保证 CO 的含量;(2)采用环槽式液体预分布器,再次闪蒸CO:,降低填料层中的闪蒸负荷,使填料效率得到最佳的发挥,同时减少液流对下一级液体分布器的冲击而影响下一级液体分布器的均匀分布。
 
1.3 液体分布器的设计
 
研究表明,填料上端液体的初始分布对填料层中气液的分布有较大的影响,进而影响了气液的充分接触,最终影响塔的传质效率。良好的初始分布对高效填料的性能发挥至关重要:初始分布均匀,则填料的有效比表面积增大,相应的闪蒸面积就增大,闪蒸量也会更高,闪蒸更完全;否则填料的效率损失会更大,甚至超过普通填料的几倍。我们设计的槽盘式液体分布器是一种集液体分布和气体分布于一体的新型专利分布器,具有占塔空间小、阻力低、操作弹性大、抗堵塞能力强的特点。并且由于具有独特的升液位功能使其对液体的分布更加均匀,通过槽下部的小孔和导流管将液体分布至填料顶端,使液体进入下一段填料前均匀分布,保证了填料顶端满意的溶液初始分布。该分布器也可起到气体分布的作用,为发挥规整填料的高效传质作用打下基础。当然对于重力型液体分布器,安装质量也直接影响液体的分布均匀度,故在安装时应保证调节液体分布器各槽的水平度在允许的误差范围内。
 
1.4 其它塔内件的设计
 
新设计的低压闪蒸槽中不但包括了上述塔内件和填料,还包括除沫器、填料压圈、填料支撑。

由于篇幅的关系,在本文中不作为重点叙述,但并不意味着这些塔内件不重要,它们同样对传质效率、产品质量起到相辅相成的作用。本次设计中这些塔内件就包括了一定的技术含量,例如:
 
(1)采用与槽盘式液体分布器相配套的填料压圈,不但可以固定填料,同时使上面液体分布器各点流下的液体变成线分布成膜,再次充分闪蒸CO ,使 CO 的解吸尽量达到平衡状态 。
 
(2)采用新型丝网除沫器。它不同于通用的丝网除沫器,具有气体通量大、除沫效率高、可防止液体的二次夹带、减少脱碳剂的损失等特点,是保证 CO 含量达标的重要组成部分,是必不可少
 
的重要塔内件之一。

2 改进后生产状况

低压闪蒸槽改进后,实际生产中各项经济技术指标达到了较好的水平:变换气处理量 75000 m /h(标态),NHD溶液循环量 950m。/h,脱碳气中 CO:含量达到指标要求,副产的 CO:纯度为
 
98.5%,吨氨耗电 120kwh、耗 NHD溶剂 0.2kg;塔顶气相中脱碳液的含量几乎为零(测不出),说明进液装置的设计是合理可靠的。
 
3  结语
(1)在工艺计算准确的范围内,低压闪蒸槽的改进流程是可行的,CO:的产出量可满足化肥生产要求。
 
(2)低压闪蒸槽的填料选用高效的组片式规整填料,使溶液的闪蒸效率得到保证。
 
(3)新型分布器、塔内件与高效填料的配套使用,降低了吸收塔的阻力,提高了闪蒸效率,达到了塔内流体良好均匀分布的设计目的。
 
 
 
 
 
 
 
 
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