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新型塔器技术在氮肥行业中的应用
(杭州华纳塔器科技有限公司)
二、氮肥厂净化系统选用填料及塔器现状
合成氨生产工艺过程中,气体净化技术是非常关键,它直接影响到碳铵或尿素的质量和产量。在我国中、小氮肥行业中,以煤、焦为固体原料的合成氨厂占主导地位,其生产流程中气体净化工序长,且以湿法净化为主。各类净化塔器大多处于50-60年代水平,拉西环塔、喷空塔、木格塔、泡罩塔等能耗大的塔器仍被大量采用,各段的净化工艺互不匹配,塔填料,塔板良莠不分。由此造成压降高,吸收剂用量大,效率低的恶果,能耗及操作费用直线上升。
目前我国中小氦肥企业的气体净化塔器还普遍存在以下缺陷。
1、造气脱硫系统:大多选用木格塔、拉西环塔或喷空塔,这种塔型效率低,造成洗气塔温度降不下,大大影响制气能力,当入塔H2S含量产生波动时,无法完成脱硫指标,因此在操作上往往采用大液气比手段,盲目地增加塔径塔高,使得机泵功率增大,吸收剂用量增加,再生不彻底,后工序设备腐蚀严重,操作上陷入恶性循环,对碳铵、尿素的产品质量影响极大。
2、变换系统:变换系统饱和热水塔,过去常采用瓷环,这种填料塔传质、传热性能较差,半水煤气温度升不上去,变换气温度降不下来,塔填料常产生爆裂,爆裂的碎片易掉入塔底,严重威胁热水泵的操作。并且在生产过程中随着气流的波动,瓷环之间相互挤压,使得涂有防腐层的塔内壁磨损加剧,塔器的寿命大大降低。每年厂方务必花巨大的人力,物力对填料进行清理,对塔内壁进行维护保养。由于热效率低,故仍有厂家延用双炮和甚至于三饱和,造成热回收不经济,能源极大地被浪费。
3、脱碳系统:目前我国大多数中小型氮肥企业均采用湿法脱碳工艺,湿法脱碳方法很多,有水洗、碳丙、MDEA、热钾碱、苯菲尔脱碳等等。脱碳操作是带有一定压力下进行的,因此相对而言气相密度较大,操作上气体容易产生返混,气液二相容易产生偏流。在诸多脱除CO2的吸收过程中液膜控制是主要的,它占总传质阻力的80%以上,当气体以小于0.05m/s的空塔速度穿过高持液量填料层时,填料表面的液膜厚且稳定,此时传质阻力大,传质效率低,另外有些厂由于脱硫不完全,硫膏的沉积和局部堵塞使气液分布列加恶化,影响脱碳能力。
4、精炼系统:精炼系统铜洗塔传统塔型生产能力低,尾气超标现象严重,带液现象多,铜液用量大。再生系统回流塔气液接触不完全,蒸气负荷和冰机负荷加大,并且容易造成环境污染,由于合成工段对CO、CO2含量有严格控制指标,这使得精炼系统处于限量减产的被动局面,产量上不去,精炼气白白被浪费。
5、合成氨联醇系统:目前国内联醇生产中甲醇精馏塔多为浮阀塔型。根据物料衡算甲醇主精馏塔塔板数达80块,按0.4m板间距来计算,整个主精馏塔塔高也在40米左右,而且浮阀塔单板压降相对较大,由此造成塔釜温度上升,再沸器蒸气用量加大,生产能力降低等不良后果等。若采用新型塔型,塔高可下降1/3,塔釜温度明显降低,回流比减少,冷凝器、再沸器负荷降低,同样塔径处理能力可提高50%,节能效果相当显著。
以上问题说明,合成氨气体净化技术,在合成氨工艺流程中占有举足轻重的地位,净化技术的优劣将直接影响到产品的质量产量和成本,甚至于关系到企业的生存。过去一种观点认为只要净化塔器用高,用大就行,实际上,这种观念是非常错误的,因为每一个塔型,每一个单元操作都有其最佳操作区域,无为地用大,造成成本的增大,能源的浪费,操作费用地增加,这是得不偿失的。再加上合成氨气体净化技术是一个系统的过程,各工段的净化工序应合理的匹配,有的厂家就因某个环节净化系统过不了关,而造成整个工艺流程中的瓶颈,就是因为这个道理。