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      填料塔液體分布器的設計及應用

      來源:swcmq(河北榮鷹整理發布)   時間:2019-04-14 09:27

      介紹了填料塔三種不同液體分布器的設計,經過幾年的生產實踐檢驗,均達到了設計期望值,對企業的高負荷生產起到了關鍵作用。
      1概述
      我公司在120kt/a合成氨、200kt/a尿素的擴產技術改造過程中,新增加了半水煤氣常壓脫硫塔,對變換氣脫硫塔進行了技術改造,更新改造了凈化342及收塔等填料塔,均由我公司承擔設計任務。在塔器溶液分布器的設計中,結合生產實際,靈活運用了溶液分布器設計的基本原則,在生產中收到了滿意的效果。本文對這些塔的液體分布器裝置設計進行總結, 以供同類型企業及相關行業改造設計時參考。
      2填料塔液體分布器設計實例
      2.1半水煤氣常壓脫硫塔
      2.1.1設備規格
      φ5200mmX32860mm,內裝φ76mmX38mmX2mm聚丙烯階梯環填料,共分三層,每層填料高5m,每層380mm為整齊放置,上方亂堆。
      2.1.2液體分布器型式
      壓力排管式液體分布器(如圖1所示〉。其主要尺寸:主管》φ480mmX10mm;支管φ133mmX4.5mm,共16根,支管下方及與垂直方向成15°角位置,交錯開φ12mm的降液孔2040個,孔間距為20mm;主管下方與垂直方向夾角15°、30°、45°開6 排φ12mm的降液孔1440個。
      圖1壓力排管式液體分布器
      2.1.3主要特點
      結構簡單,易于安裝,占用空間小,適用于帶有壓力(35?135kpa)的液體進料,其操作彈性為1:3。 在入塔管道上加設了過濾裝置,以防沉渣堵塞降液孔。由于過高的液量造成霧沬夾帶,而過低的液量造成分布不均勻,故將噴淋密度設計為45m3/m2 ^,每平方米塔截面積設計了 162個分布點。支管內液體流速取0.8m/s。根據流體流率及所要求的液位高度定出小孔直徑為φ12mm,共打孔3480個。
      該填料塔操作彈性大,氣量范圍25000? 51000m3/h,液體循環量580?1080m3/h,出口半水 煤氣的:H2S含量約10mg/m3,優于設計目標值 (50mg/m3),且塔阻力僅為1.47kpa。
      2.2變換氣脫硫塔改造
      2.2.1原設備規格
      φ2800mmX26000mm,內裝φ76mmX38mmX2mm聚丙烯階梯環填料,高9m,填料上方1m設置一旋渦式噴頭,下段是空塔,設置兩組上下對噴共12個旋渦式噴頭。
      2.2.2原運行狀況
      脫硫液分三股進塔,塔下段為空塔,傳質效率極低,卻分去了溶液總循環量的2/3,而上段有9m高的填料,溶液量卻只占總循環量的1/3,盡管靠噴頭閥控制填料段溶液量達120m3/h,經計算其液氣比 仍低于最小液氣比,噴淋密度為19.5m3/m2.h,填料段未充分發揮作用,塔出口硫化氫嚴重超標。 2.2.3噴頭及設備改造
      將三股進液改為一股進液,填料上方的液體分布器設計成星型雙排管式(如圖2所示〉,變換氣脫硫塔下部新裝66高階梯環填料,塔中間加一溶液再分布 器。填料塔的操作彈性取決于液體分布器的操作彈 性,故要求液體分布器具有較大的操作彈性。由于分布的液體量與液位管高度的平方根成正比,故依靠液位管高度的變化不能大范圍地改變操作彈性,因此將排管式液體分布器設計成雙層,每個支管正下方及 15。夾角位置交錯開對!)—的降液孔,同排上兩孔中 心距為20目。其特點是液體分配管為雙層,每層都有一排布液管,液位管為套筒式,內管與下層液體分配 管及下層布液管相通,而外管與上層分配管及上層布 液管相通。當液體進入內液位管時,下層布液管則有 液體自分布孔流出,隨著內液位管液面的上升,下層布液孔流出的液體逐漸增加,當液體上升到高出內液位管上沿時,多余的液體流向外液位管,此時上層布液孔會有更多的液體流出。若液體流量繼續增加,則外液位管液位增加,上層布液孔會有更多的液體流出,因而達到了噴淋密度加大的目的。這種雙層排管式液體分布器操作彈性可達1:8
      圖2星型雙排管式液體分布
      該分布器既符合初期低負荷生產的需要,也滿足了高負荷生產的要求。出口氣體硫化氫平均含量 為3.6mg/m3,遠低于工藝指標(15mg/m3〉,從而解決了生產中的關鍵問題,收到了很好的效果。 2.3 co2 二次吸收塔
      2.3.1設備規格
      φ2600mmX35460mm,內裝φ50mmX50mm的碳鋼八四內弧環填料128m3,分兩層裝填,每層高 12m,頂部除沬段裝720mm高填料。
      2.3.2液體分布器型式及特點
      針對本公司熱鉀堿溶液的性質,設計采用槽式液體分布器,它適用于高液量或易堵塞的場合,如圖 3所示。液體先流入主槽,依靠液位從主槽的倒梯形溢流孔分配至分槽中,部分也可從底孔流入分槽, 然后也依靠液位從長方形溢流孔流到填料表面。主槽設計為兩個,每個長2100mm、寬340mm、高 310mm,兩槽中心距900mm,主槽下底正對各分槽 位置打φ24mm、φ22mm φ20mm降液孔各14個,上沿正對分槽位置兩邊各開90mmX50mmX40mm的倒梯形溢流口。分槽為長1710mm、2300mm、 2420mm、2580mm各兩個,分槽寬140mm,高150mm,相鄰分槽間距為300mm分槽上沿開寬 20mm、深40mm的長方形溢流口,溢流口間距為 60mm,分槽槽底打州φ8mm的淚孔兩個。
      圖3槽式液體分布器
      2.3.3制作及安裝要求
      為保證槽式液體分布器的分布質量,除分布點數外,最重要的是各分布點具有相同的流量,為此要求溢流孔尺寸相同,且應處于同一水平面;一級槽液體分配要均勻,要保持各槽的水平度在0.3%以內, 以免形成槽兩端過大的液面落差;主槽降液孔以沖孔為宜,這樣不但能保證加工精度,而且加工速度 快。為避免設計加工失誤,分布器在進塔安裝前應進行分布性能試驗。
      對于熱鉀堿脫碳液,該分布器克服了管式分布器預膜困難、沖刷腐蝕使分布效果下降的缺點。在生產負荷變化較大的情況下,滿足了生產要求,其出co2含量小于0.3%,測算其操作彈性為1:4。
      3結語
      根據生產實際對填料塔溶液分布器進行了技術改造,實踐證明是成功的。氣體凈化以及各種物質 的分離,給填料塔提供了廣闊的應用天地,也對溶液分布器的設計提出了更高的要求,有待于不斷積累 經驗,積極探索,以適應生產發展的需要。
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