活性波紋填料組合體在硫磺制酸中的應(yīng)用

彭學(xué)江， 何 喜， 冷繼甬， 張 根

(1. 貴州開磷集團礦肥有限責(zé)任公司, 貴州開陽 550302； 2. 萍鄉(xiāng)市群星化工陶瓷總廠, 江西萍鄉(xiāng) 337000)

活性波紋填料組合體在硫磺制酸中的應(yīng)用

彭學(xué)江1， 何 喜1， 冷繼甬1， 張 根2

(1. 貴州開磷集團礦肥有限責(zé)任公司, 貴州開陽 550302； 2. 萍鄉(xiāng)市群星化工陶瓷總廠, 江西萍鄉(xiāng) 337000)

介紹了2套800 kt/a裝置中采用活性波紋填料組合體對填料結(jié)構(gòu)及裝填方式進行優(yōu)化調(diào)整。通過對比調(diào)整前后的填料性能、生產(chǎn)運行指標、裝置產(chǎn)能、干燥塔出口水分、二吸塔出口酸霧、系統(tǒng)阻力降、風(fēng)機透平蒸汽消耗及經(jīng)濟效益分析，發(fā)現(xiàn)采用高效活性波紋填料組合體使填料塔系統(tǒng)阻力減小、能耗降低、傳質(zhì)效率提高，比采用傳統(tǒng)填料的硫酸產(chǎn)量最少提高10%以上，且各項指標明顯改善，生產(chǎn)成本有效降低。

活性 填料 硫磺制酸 性能 經(jīng)濟效益

貴州開磷集團礦肥有限責(zé)任公司(以下簡稱開磷集團)主要生產(chǎn)磷酸一銨和磷酸二銨?，F(xiàn)有5套硫磺制酸裝置，總產(chǎn)能3 800 kt/a(1套600 kt/a，4套800 kt/a)。其中，一、二期2套800 kt/a和1套600 kt/a制酸裝置于2013年6月前相繼建成并投產(chǎn)。三期2套800 kt/a制酸裝置于2016年10月前相繼建成并投產(chǎn)。對一、二期2套800 kt/a制酸裝置的生產(chǎn)指標分析后，發(fā)現(xiàn)以下問題：① 干燥塔出口水分偏高；② 二吸塔出口酸霧偏高；③ 干燥塔、二吸塔壓力降偏高；④ 拖動風(fēng)機的背壓式汽輪機中壓蒸汽耗氣量較大。開磷集團對上述問題進行詳細分析，認為通過優(yōu)化填料塔填料結(jié)構(gòu)及裝填方式，可解決以上問題。因此，在三期工程中，2套800 kt/a裝置采用江西萍鄉(xiāng)市群星化工陶瓷總廠的活性波紋填料組合體，并對填料結(jié)構(gòu)及裝填方式進行優(yōu)化調(diào)整。結(jié)果表明：各項指標得到明顯改善，生產(chǎn)成本有效降低。

1 填料調(diào)整前后的裝填情況

填料調(diào)整前后裝填情況見圖1。

2 填料規(guī)格型號、技術(shù)參數(shù)及性能參數(shù)

2.1 調(diào)整前的填料性能

調(diào)整前所采用的JT76階梯環(huán)填料性能見表1。

JT76階梯環(huán)填料滿足的條件是：① 耐熱溫度超過400 ℃；② 堆積密度為630 kg/m3；③w(Al2O3)為22%～24%；④ 吸水率小于或等于0.5%；⑤w(Fe2O3)小于或等于1%；⑥ 比表面積達75 m2/m3。

圖1 填料調(diào)整前后裝填情況

裝填方式采用散堆，確保瓷環(huán)干凈、裂紋數(shù)小于3條，裂紋長度小于10 mm，缺損部分不能超過1/4。

2.2 調(diào)整后的填料性能

調(diào)整后采用活性波紋填料組合體填料，活性波紋填料組合體特性參數(shù)見表2，活性波紋填料組合體規(guī)格型號及技術(shù)參數(shù)見表3，活性波紋填料組合體化學(xué)成分見表4。

表2 活性波紋填料組合體特性參數(shù)

表3 活性波紋填料組合體規(guī)格型號及技術(shù)參數(shù)

表4 活性波紋填料組合體化學(xué)成分 %

部分使用JT76階梯環(huán)的參數(shù)與調(diào)整前一致。

裝填方式：按相應(yīng)尺寸沿塔壁裝成規(guī)整尺寸后按要求裝填，第二次與第一層錯位45°，第三次與第二次錯位45°，上一層與下一層錯位45°，直至到相應(yīng)的裝填高度，最后裝填階梯環(huán)。

3 生產(chǎn)運行指標對比分析

由于硫酸裝置較多，以調(diào)整前的硫酸一車間B套與調(diào)整后的硫酸二車間A套裝置進行對比(2套裝置產(chǎn)能均為800 kt/a)。

3.1 裝置產(chǎn)能對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置運行情況見表5。

3.2 干燥塔出口水分對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置干燥塔出口水分見表6。

3.3 二吸塔出口酸霧對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置二吸塔出口酸霧見表7。

表5 2016年8—10月開磷集團2套裝置運行情況

表6 2016年8—10月開磷集團2套裝置干燥塔出口水分

表7 2016年8—10月開磷集團2套裝置二吸塔出口酸霧

3.4 系統(tǒng)阻力降對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置干燥塔阻力見表8。二吸塔阻力見表9。

表8 2016年8—10月開磷集團2套裝置干燥塔阻力

表9 2016年8—10月開磷集團2套裝置二吸塔阻力

3.5 風(fēng)機透平蒸汽消耗對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置風(fēng)機透平蒸汽消耗見表10。

表10 2016年8—10月開磷集團2套裝置風(fēng)機透平蒸汽消耗

硫酸一車間8月實際運行28 d，9月實際運行29 d，10月實際運行31 d；硫酸二車間8月實際運行28 d，9月實際運行29 d，10月實際運行30 d。

通過分析發(fā)現(xiàn)：硫磺制酸中，干燥塔及二吸塔填料從單獨采用JT76填料改為活性波紋填料組合體與JT76階梯環(huán)配合使用的填料，能夠提高裝置產(chǎn)能、降低干燥塔出口空氣的水分含量、降低二吸塔出口酸霧含量、降低填料層的阻力、改善干燥吸收塔的酸分布效果，指標得以優(yōu)化。

4 經(jīng)濟效益分析

4.1 直接效益

1) 2016年8—10月，硫酸二車間比硫酸一車間平均每天多生產(chǎn)硫酸223.91 t，直接生產(chǎn)費用按25元/t計算，建設(shè)投資(含低溫回收裝置)折舊22.5元/t，不計人工成本(開磷集團按產(chǎn)量計算工資)，每年可節(jié)約351萬元。

2) 2016年8—10月，硫酸二車間比硫酸一車間平均少消耗3.82 MPa、 450 ℃中壓蒸汽16.12 t/h，由于開磷集團蒸汽無外賣渠道，建有中壓背壓發(fā)電機組，節(jié)約的中壓蒸汽能發(fā)電970 kWh,(中壓蒸汽發(fā)電16.6 kg/kWh)、按照給開磷集團2016年的平均電費(0.5元/kWh)折算，節(jié)約電費485元/h，每年節(jié)約電費388萬元。

4.2 間接效益

1) 開磷集團磷酸產(chǎn)能較大，按照前后系統(tǒng)的匹配，硫酸產(chǎn)能不能滿足磷酸生產(chǎn)需求，由于系統(tǒng)阻力小，可以提供硫酸的產(chǎn)能約10%。

2) 干燥塔出口水分降低，使干空氣中帶入轉(zhuǎn)化器的水分減少，減少催化劑粉化，延長了催化劑篩分時間。

3) 二吸塔酸霧降低，減少了環(huán)保壓力。

4) 填料比表面積增加，孔隙率增大，分酸效果得以提高，有利于三氧化硫的吸收，從而延長了填料清理周期。

通過2016年8—10月生產(chǎn)情況來核算經(jīng)濟效益，使用活性波紋填料組合體裝填干燥塔與二吸塔，相比單一階梯環(huán)裝填，其直接經(jīng)濟效益可增加739萬元/a，而且也能取得較好的間接效益。

5 結(jié)語

將3塔采用高效活性波紋填料組合體與3塔采用散堆填料的比較可看出效益明顯。高效活性波紋填料組合體的特點是比表面積大、空隙率大、有效傳質(zhì)面積大，因而填料塔系統(tǒng)阻力減小、能耗降低、傳質(zhì)效率提高、比采用傳統(tǒng)填料的硫酸產(chǎn)量最少提高10%以上。此外，填料塔系統(tǒng)的維護少，操作彈性大。

Applicationofactiveripplepackingarrangementinsulphur-burningplant

PENGXuejiang1，HEXi1，LENJiyong1，ZHANGGen2

(1. Guizhou Kailin Group Ore Fertilizer Co., Ltd., Kaiyang, Guizhou, 550302, China；2. Pingxiang Qunxing Chemical Ceramic Plant, Pingxiang, Jiangxi, 337000, China)

Optimization and adjustment of packing structure and loading option were implemented by using active ripple packing arrangement in two 800 kt/a plants. By comparison of packing performance, production operation index, plant capacity, moisture at outlet of drying tower, acid mist at outlet of intermediate absorption tower, pressure drop in system, steam consumption of fan turbine, and economic efficiency analysis before and after adjustment, it is found that active ripple packing arrangement made pressure drop in system decrease, consumption reduce, mass transfer efficiency increase, and sulphuric acid output by traditional packing rise by 10% at least, each index substantially improve production cost obviously reduce.

activity； packing； sulphur-burning； performance； economic efficiency

2017-06-15。

彭學(xué)江，男，貴州開磷集團礦肥有限責(zé)任公司副總工程師兼技術(shù)研發(fā)部部長、工程師，主要從事生成技術(shù)管理，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備及新材料的引進及應(yīng)用。電話：13809446059；E-mail：pengxj7410@163.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)10-0021-03