格栅填料在合成氨系统中的应用

山东瑞星化工有限公司 孟广银 黄修峰 张成胜

山东瑞星化工有限公司的前身为山东东平化肥厂，始建于1972年，是较早设计生产能力为5000吨/年合成氨，产品为碳酸氢铵的小氮肥厂。经过多年来的技术改造，企业产品得到了升级换代，企业规模不断壮大，尤其是在2002年企业改制转为民营企业后，更是焕发出了发展活力，化肥装置由原有的年产15万吨氨醇、26万吨尿素的基础上，先后完成了“2640工程”和“4060工程”改扩建改造，“4060工程”于2006年4月份正式投产，4月15日达产达标，企业规模竞争实力得到加强。
在“4060工程”建设中，我公司本着降低系统温度、降低系统阻力、提高装置运行效率的原则，对造气、脱硫两个压缩机之前的工序，进行了认真慎重的设计，力争彻底改变原来降温效果差、系统阻力大、脱硫效率低、电耗较高的被动局面。通过调研、分析、论证，决定在造气、脱硫两个工序的降温、传质设备上，选用天大天久公司的高效低阻力的塔器内件和杭州华纳塔器分离工程有限公司的金属、塑料格栅填料，来达到预期的目的。经过近4个月的运行和拆检证明，格栅填料的选用是正确的，为夏季生产和脱硫效率的提高提供了保证。
1、工程概述：
“4060工程”即年产40万吨氨醇、60万吨尿素工程，其中造气在原有20台造气炉的基础上，新上15台Φ2800/Φ2610锥形夹套炉，采用三炉一锅一塔一风机流程，洗气塔直径为Φ2800（偏小）；原有的20台炉分两个大系统分别入气柜，为了提高水的利用率，计划在原有单炉单锅单塔的基础上，先采用集中洗气塔（两台），以提高设备和水的利用率，进一步降低煤气温度。脱硫工序则是在原有Φ3500、Φ5000两套脱硫系统的基础上，新建一套设计能力为年产25万吨氨醇、脱硫塔直径为Φ6600的脱硫系统，以彻底改变原来脱硫装置小的被动局面。
2、内件及填料的选择及装填情况：
2.1造气洗气塔：
我公司原来造气洗气塔的结构为支管式喷水分布器空塔喷淋，由于造气循环水携带有大量的煤灰，极易造成喷孔堵塞，上水量减少，加上本身水气接触面积少，导致出洗气塔的煤气温度严重超标达55~65℃，一方面增加了后工序的降温压力、降低了运行效率；另一方面导致洗气塔至脱硫的系统阻力上升，影响制气；还有带水汽至后系统，油水增加，环保压力大。
新上造气炉的洗气塔原设计也为空塔喷淋，只是多层喷淋，喷头为压力式喷头，循环水泵的扬程要达40多米。尽管这种设计可能由于其雾化效果好，降温可能没问题，但是其电耗肯定高，同时，也无法保证喷头不堵塞，一旦堵塞，喷淋效果、换热效率必将下降。基于原有设备的缺陷和新设计存在的问题，我们决定选用填料塔来解决问题，分布要均匀，填料相对比表面积要大，空隙率要高，阻力小，从而实现提高降温效果，不增加电耗，不增加阻力的目的。通过对兄弟厂家和设计制造厂的考察，最后决定造气洗气塔的分布器分别由天大天久公司和杭州华纳公司供应，均为槽盘式分布器，而填料则全部由杭州华纳公司提供其独有的金属格栅填料，既有新上五台Φ2800的洗气塔和老系统改造新串一台Φ4200和一台Φ5400洗气塔全部采用了金属格栅填料。具体设备情况见表一。