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塑料格栅填料在浙江巨化股份有限公司合成氨厂脱硫塔中的应用总结
本厂煤氨系统年产合成氨12.5万吨,半水煤气常压脱硫塔一直采用木格子填料。由于生产过程中,气液的频繁波动,使得塔内填料极易破损、变形。加上木格子表面粗糙,硫容易沉积在填料表面而造成堵塔,使得塔内气液分布不均产生偏流,传质效果下降,系统阻力不断上升,使用周期越来越短,出口H2S超标,系统被迫停车检修,严重影响系统的正常稳定运行。另外,制作加工木格子的东北红木受资源限制,价格昂贵,采购困难。因此,我厂23万吨/年合成氨节能技改工程中,常压脱硫塔决定更换木格子填料,新增变换气脱硫塔也采用新型填料,尤其是常压脱硫塔,既要保证老装置12.8万吨/年合成氨的生产任务,又要在并网后扩产至17万吨合成氨,脱硫塔的改造显得至关重要。
通过调研,了解到塑料格栅填料具有通气量大、阻力小、脱硫效率高、抗堵性能强、使用年限长等优点。因此,3#常压脱硫塔和净化系统变换气脱硫塔,利用2001年煤氨系统大修,均采用杭州华纳塔器科技有限公司研制的塑料格栅填料。运行至今,系统稳定,效果显著。现总结如下:
一、3#常压脱硫塔的改造情
塑料格栅填料以塑料板片作为主要传质元件,板片垂直塔截面,能提供较大的表面积,有效面积达到90m2/m3,空隙率为87%,大大降低了气体上升和液体下降的阻力,因而传质效率非常高,操作弹性也大。而且规整、交错的排列,使得每一单元的填料受力得到改善,填料的整体强度随之增强,可免去每次大修的清理检修工作。据此,决定不改造常压脱硫塔设备,仅用聚丙烯格栅填料替代木格子。
1、工艺流程
半水煤气脱硫塔共有三台,二开一备,直径为Φ3500mm,塔高H=31500mm,采用栲胶液脱硫和喷射再生技术。气相流程为:煤气风机→脱硫塔→塔后分离器→洗涤塔→静电除焦油器→高压机。液相流程:脱硫塔底→富液槽→富液泵→喷射再生槽→贫液槽→贫液泵→脱硫塔顶。
2、格栅填料的安装
经过计算,3#脱硫塔聚丙烯格栅填料的尺寸规格、柜间距与木格子一样,填料也分为6段,共190层。塑料格栅填料由塑料板、棒、管,经过一定的加工工艺,进行组装焊接而成。填料支撑栅板与格栅填料的排列方向为90°,板片组装成100mm厚的圆柱状填料盘,上下两层圆盘成45°旋转排列安装。为了提高填料层强度,板厚增至5mm。板片之间采用聚丙烯定位环,两端用不锈钢螺栓紧固,以增加机械强度和耐腐蚀能力,防止塑料格栅脱落散架。3#脱硫塔设备未作任何改造,仅进行清理防腐。
3、新旧填料运行情况比较
改造后的3#脱硫塔于2001年11月4日大修开车时并入系统运行,与2#木格子脱硫塔并联使用,运行情况比较见表1:
项目 |
改造前(2001年9月5日) |
改造后(2001年12月3日) |
|
系统压力 |
KPa |
39 |
17.1 |
煤气量(双塔) |
Nm3/h |
44600 |
55800 |
溶液循环量 |
m3/h |
525 |
410 |
液气比 |
L/m3 |
11.8 |
7.3 |
单塔阻力 |
Kpa |
5.8 |
0.7 |
进口H2S |
mg/m3 |
842.2 |
681.3 |
出口H2S |
mg/m3 |
49.7 |
21.8 |
脱硫效率 |
% |
94.0 |
96.8 |
由表1可知,设备未作改造,通气量比木格子填料增加了1/4,而系统阻力大大降低,传质效果好,液气比仅7.3L/m3,节省了动力消耗,而脱硫效率高于木格子填料塔。
4、经济效益分析
由于木格子填料改为聚丙烯格栅填料,基建投资费用少,3#脱硫塔全部改用聚丙烯格栅填料后仅需20万元,与木格子填料费用相当,且对脱硫塔未作任何改造,没有增加其它费用。但新型填料运行费用低,因气液传质效率高,液气比低,原45000m3/h的半水煤气量需开2台贫液泵,而改造后负荷增加,只开1台贫液泵即可获得较好的脱硫效率,且溶液组份低,原料消耗也大幅度降低。运行费用降低所创造的经济效益计算如下:
(1)节省电耗
每小时节电40kwh,按0.23元/kwh计,则每年经济效益为
40*24*330*0.23=7.29万元
(2)节省化工原料
改造前每吨氨消耗纯碱、栲胶等原料的成本为1.81元/NH3,而改造后碱、栲胶等原料消耗下降了约1/3,降至1.16元/NH3,按12.8吨氨/年计,则每年经济效益为
(1.81-1.16)*12.8=8.32万元,
合计经济效益为
7.29+8.32=15.61万元/年