化肥脱硫塔、脱碳塔、铜洗塔、饱和热水塔的设计及改造

化肥厂的塔设备改造原理

一、脱硫塔：

对于化肥厂中的半水煤气脱硫（h2s），将板式塔、颗粒填料塔以及波纹板式填料塔改造后的要求是：脱硫后的半水煤气中的含硫量低，二氧化碳损失小，吸收剂用量少，抗堵塞能力强。若要满足上述要求，必须提高吸收效率，吸收效率提高后即降低了脱硫后半水煤气中的硫含量，又减少了吸收剂用量，使吸收剂中硫含量接近Zui大。吸收剂用量降低减少了二氧化碳的损失。减少二氧化硫的损失还可通过增加气速（气速低二氧化碳损失大），增加传质面积来达到。cj型组合式专用规则填料具有比孔板波纹填料更大的比表面积，更低的阻力（低30～50%）更大的通过能力（提高20～30%），因此也就具有更高的气速，而且在高喷淋密度下也能保持高效率。而且抗堵性能远优于孔板波纹填料，非常适用于这种操作。

二、饱和热水塔：

为提高饱和热水塔的效率，增加变换系统自产蒸汽量，采用增加塔高、塔径或采用双饱和热水塔的方法，增加自产蒸汽，虽然这一目的可以达到，但增加了设备投资和系统的阻力。cj型组合式专用规则填料比孔板波纹填料具有更高的换热效率，（专用换热），且阻力更小，通量更大，用于饱和热水塔不需要增加塔高，塔径就可达到提高传质，使热效率增加自产蒸汽量，提高生产能力的目的，用于装有瓷环填料的老塔改造则更为有利（热效率可提高2.6倍以上），由于填料具有的液体分布性能，使塔截面上各点的气液比相同，因而可使饱和热水塔在的热水循环下操作，使热水出热水塔温度微低于热水塔操作条件下变换气的露点，Zui大限度地回收变换气的余热。

三、铜洗塔：

脱碳气的铜洗是高压气体化学吸收过程。塔内气体压力高，密度大，但空塔气速低，铜液循环量大，故塔内液体喷淋密度高，一般铜洗塔的喷淋密度达50m3/m2·h以上，因此铜洗过程除对铜液指标有严格的要求外，还对铜洗塔填料和塔内液体分布器的性能有很高的要求，塔填料应能提供足够的气液接触面积和均匀、混合充分的气体和液体通道。液体初始分布和填料层间的气液分布必须均匀。

老塔中一般安放颗粒填料，液体初始分布采用莲蓬头，分布不均匀且填料层内有沟流、积液和壁流，很容易发生气液偏流和液沫夹带。

cj型组合式专用规则填料，具有比颗粒填料和孔板波纹填料更大的比表面积、更高的吸收效率、更低的阻力、更大的通过能力、更不易产生液沫夹带和更优良的捕沫性能，不易产生沟流、积液、壁流、更不易堵塞，在新型气液体分布器（二级槽式、槽盘式）和具有内件作用的填料配合下有更高的吸收效率。

四、尿素解吸塔：

对于尿素生产过程中产生的稀氨水，通过解吸装置将其中的hn3和co2加以回收利用，同时使排放废液中的hn3含量小于0.07%以满足环保的要求。

尿素解吸塔一般原设计都是板式塔，板式塔（浮阀）效率低、操作弹性小、能耗高，许多单位的尿素解吸塔开车后不能达到原设计工艺指标。通过对hn3－co2－h2o体系进行模拟计算，需在塔顶增设一精馏段，并采用高效规则填料取代浮阀塔盘。从精馏的角度上看，尿素解吸塔是一个只有提馏段的精馏塔，当理论数达到一定值后，塔顶氨浓度达到Zui大值，塔板数再增加，塔顶浓度均保持不变，即气相处于衡浓段。此时塔顶氨浓度由进料氨浓度决定，一但进料氨浓度有变化必将影响塔顶出口氨浓度。经过计算决定在精馏段选用理论板数较高的丝网填料，提馏段选用板式规则填料，进料采用带百叶收集器的二级槽式分布器，有利于填料效率的发辉，强化传质效果。

另外，解吸的工艺流程也可进行改进，即将解吸系统的碳氨液分为两股进料，一股经解吸塔釜再沸器换热，温度升至碳氨液饱和温度后进塔，另一股碳氨液经塔顶冷凝器作为塔顶蒸汽的冷凝液，此股碳氨液换热升温与经过塔底再沸器来的热碳氨液混合后一起进塔。同时采用内回流，立式列管式换热器在塔内冷凝部分蒸汽作为回流液体。使众多管内冷凝后的回流液自然下流至精馏段填料上方。此流程的特点是节省了回流分布器，充分利用了系统内热量，节约蒸汽。cj型组合式专用规则填料具有比孔板波纹填料更高的效率、更低的阻力、更大的通过能力及对环境的适用能力，为孔板波纹填料的替代品，用cj型组合式专用规则填料进行改造可进一步节约能源，提高处理能力，更高的效率和更低的排放量。

五、甲醇精馏塔：

联产甲醇生产工艺在化肥厂中常见。甲醇生产由于工艺的特点，所产粗甲醇含有较多的醚、酯、酮类杂质及杂醇油，需在精馏工段进行脱除，以便得到甲醇产品。甲醇的精馏一般采用双塔或三塔流程，国内的主精馏塔多采用板式塔或浮阀塔，由于板效率及塔板通量的制约，塔高一般为40米以上，精甲醇产品浓度一般为国家二级品（gb－338～85）塔釜排放的水中甲醇含量在0.5～2%之间，造成资源浪费和环境污染。由于板式塔的回流比较大（一般在3.5以上），加热蒸汽及冷却水用量都大，能耗较高。采用高综合性能的填料和新型内件的设计技术，不但可以提高产品质量，达到国家优级品标准，而且可以降低回流比，在产量不变的情况下节约了大量能源，在塔径不变的情况下，可提高甲醇的产量。采用cj型组合式规则填料改造联醇装置可使处理能力进一步提高，产品品质得到进一步改善。

六、大颗粒尿素是近几年国际流行的产品，其中尿素粉尘洗涤塔的作用是将造粒过程中产生的粉尘洗涤掉，并加以回收利用。尿素粉尘细微且粉尘不易洗涤干净，还极易粘在填料或塔板上造成填料层堵塞或塔板孔的堵塞，从而导致全塔阻力上升，洗涤效果下降或停车，该塔要求阻力越小越好，（低于250mmh2o）出塔气体粉尘的含量要小于30mg/m3，目前南京金陵石化、川化股份有限公司、云天化股份有限公司。乌石化、山西兰花公司的尿素粉尘洗涤塔的结构是采用jkb－220y型或塔片式规则填料（又称大颗粒尿素专用填料）和一块多降液管塔盘，双列叶片，辐射式进气分布器，液体初始分布采用二级槽式液体分布器的结构。我春江振华塔器技术有限公司将填料改为cj型组合式专用规则填料，该填料的通过能力高于jkb－孔板波纹填料20～30%，而阻力却为jkb孔板波纹填料的50～70%，由于板片为ktw－dxw型结构，有利于尿素粉尘的捕集，效果更佳。

氨气造气车间洗涤塔：

由造气车间生产出来的半水煤气中粉尘含量太多，且温度太高，（90℃～120℃）一般由炉后的洗涤塔除尘、降温。目前大部分化肥厂的洗涤塔为空塔，少量的为瓷环塔（瓷环填料排列，直为φ120～φ160）和木格栅塔。

瓷环塔换热面积太小（50～60m2/m3）换热效率低，易破碎，木格栅填料的换热面积略大于瓷环（80～100m2/m3）,但也不算高，因此换热效率较低。而木格栅的空隙率较低（50～60%）极易堵塞。

根据该洗涤塔的特点，我们研发了一种专门适用于该洗涤塔的填料，cj型组合式三波填料，经淮南化肥厂二年来的使用，未见堵塞，进塔气体温度为90℃～110℃，出塔气温是40℃～50℃。