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填料塔液体分布器的设计及应用

来源:swcmq(河北荣鹰整理发布)   时间:2019-04-14 09:27

介绍了填料塔三种不同液体分布器的设计,经过几年的生产实践检验,均达到了设计期望值,对企业的高负荷生产起到了关键作用。
1概述
我公司在120kt/a合成氨、200kt/a尿素的扩产技术改造过程中,新增加了半水煤气常压脱硫塔,对变换气脱硫塔进行了技术改造,更新改造了净化342及收塔等填料塔,均由我公司承担设计任务。在塔器溶液分布器的设计中,结合生产实际,灵活运用了溶液分布器设计的基本原则,在生产中收到了满意的效果。本文对这些塔的液体分布器装置设计进行总结, 以供同类型企业及相关行业改造设计时参考。
2填料塔液体分布器设计实例
2.1半水煤气常压脱硫塔
2.1.1设备规格
φ5200mmX32860mm,内装φ76mmX38mmX2mm聚丙烯阶梯环填料,共分三层,每层填料高5m,每层380mm为整齐放置,上方乱堆。
2.1.2液体分布器型式
压力排管式液体分布器(如图1所示〉。其主要尺寸:主管》φ480mmX10mm;支管φ133mmX4.5mm,共16根,支管下方及与垂直方向成15°角位置,交错开φ12mm的降液孔2040个,孔间距为20mm;主管下方与垂直方向夹角15°、30°、45°开6 排φ12mm的降液孔1440个。
图1压力排管式液体分布器
2.1.3主要特点
结构简单,易于安装,占用空间小,适用于带有压力(35?135kpa)的液体进料,其操作弹性为1:3。 在入塔管道上加设了过滤装置,以防沉渣堵塞降液孔。由于过高的液量造成雾沬夹带,而过低的液量造成分布不均匀,故将喷淋密度设计为45m3/m2 ^,每平方米塔截面积设计了 162个分布点。支管内液体流速取0.8m/s。根据流体流率及所要求的液位高度定出小孔直径为φ12mm,共打孔3480个。
该填料塔操作弹性大,气量范围25000? 51000m3/h,液体循环量580?1080m3/h,出口半水 煤气的:H2S含量约10mg/m3,优于设计目标值 (50mg/m3),且塔阻力仅为1.47kpa。
2.2变换气脱硫塔改造
2.2.1原设备规格
φ2800mmX26000mm,内装φ76mmX38mmX2mm聚丙烯阶梯环填料,高9m,填料上方1m设置一旋涡式喷头,下段是空塔,设置两组上下对喷共12个旋涡式喷头。
2.2.2原运行状况
脱硫液分三股进塔,塔下段为空塔,传质效率极低,却分去了溶液总循环量的2/3,而上段有9m高的填料,溶液量却只占总循环量的1/3,尽管靠喷头阀控制填料段溶液量达120m3/h,经计算其液气比 仍低于最小液气比,喷淋密度为19.5m3/m2.h,填料段未充分发挥作用,塔出口硫化氢严重超标。 2.2.3喷头及设备改造
将三股进液改为一股进液,填料上方的液体分布器设计成星型双排管式(如图2所示〉,变换气脱硫塔下部新装66高阶梯环填料,塔中间加一溶液再分布 器。填料塔的操作弹性取决于液体分布器的操作弹 性,故要求液体分布器具有较大的操作弹性。由于分布的液体量与液位管高度的平方根成正比,故依靠液位管高度的变化不能大范围地改变操作弹性,因此将排管式液体分布器设计成双层,每个支管正下方及 15。夹角位置交错开对!)—的降液孔,同排上两孔中 心距为20目。其特点是液体分配管为双层,每层都有一排布液管,液位管为套筒式,内管与下层液体分配 管及下层布液管相通,而外管与上层分配管及上层布 液管相通。当液体进入内液位管时,下层布液管则有 液体自分布孔流出,随着内液位管液面的上升,下层布液孔流出的液体逐渐增加,当液体上升到高出内液位管上沿时,多余的液体流向外液位管,此时上层布液孔会有更多的液体流出。若液体流量继续增加,则外液位管液位增加,上层布液孔会有更多的液体流出,因而达到了喷淋密度加大的目的。这种双层排管式液体分布器操作弹性可达1:8
图2星型双排管式液体分布
该分布器既符合初期低负荷生产的需要,也满足了高负荷生产的要求。出口气体硫化氢平均含量 为3.6mg/m3,远低于工艺指标(15mg/m3〉,从而解决了生产中的关键问题,收到了很好的效果。 2.3 co2 二次吸收塔
2.3.1设备规格
φ2600mmX35460mm,内装φ50mmX50mm的碳钢八四内弧环填料128m3,分两层装填,每层高 12m,顶部除沬段装720mm高填料。
2.3.2液体分布器型式及特点
针对本公司热钾碱溶液的性质,设计采用槽式液体分布器,它适用于高液量或易堵塞的场合,如图 3所示。液体先流入主槽,依靠液位从主槽的倒梯形溢流孔分配至分槽中,部分也可从底孔流入分槽, 然后也依靠液位从长方形溢流孔流到填料表面。主槽设计为两个,每个长2100mm、宽340mm、高 310mm,两槽中心距900mm,主槽下底正对各分槽 位置打φ24mm、φ22mm φ20mm降液孔各14个,上沿正对分槽位置两边各开90mmX50mmX40mm的倒梯形溢流口。分槽为长1710mm、2300mm、 2420mm、2580mm各两个,分槽宽140mm,高150mm,相邻分槽间距为300mm分槽上沿开宽 20mm、深40mm的长方形溢流口,溢流口间距为 60mm,分槽槽底打州φ8mm的泪孔两个。
图3槽式液体分布器
2.3.3制作及安装要求
为保证槽式液体分布器的分布质量,除分布点数外,最重要的是各分布点具有相同的流量,为此要求溢流孔尺寸相同,且应处于同一水平面;一级槽液体分配要均匀,要保持各槽的水平度在0.3%以内, 以免形成槽两端过大的液面落差;主槽降液孔以冲孔为宜,这样不但能保证加工精度,而且加工速度 快。为避免设计加工失误,分布器在进塔安装前应进行分布性能试验。
对于热钾碱脱碳液,该分布器克服了管式分布器预膜困难、冲刷腐蚀使分布效果下降的缺点。在生产负荷变化较大的情况下,满足了生产要求,其出co2含量小于0.3%,测算其操作弹性为1:4。
3结语
根据生产实际对填料塔溶液分布器进行了技术改造,实践证明是成功的。气体净化以及各种物质 的分离,给填料塔提供了广阔的应用天地,也对溶液分布器的设计提出了更高的要求,有待于不断积累 经验,积极探索,以适应生产发展的需要。
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