开发与应用

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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）

三、近几年塔设备改造简介

　　近年来新型塔器技术，塔内件，塔填料，塔板在合成氨净化工序中的应用层出不穷，且效果令人满意。如大通量抗堵塞的金属栅格填料在造气洗气塔中的应用；通量大，压降低，效率高的塑料格栅填料和孔板波纹填料在脱硫塔，饱和热水塔，铜洗塔中的应用；能处量大液气比的MD塔板在水洗脱碳的应用，以及各种高效规整填料在甲醇精馏，尿素解吸塔、甲醛吸收塔中的应用等等。应用这些新型塔器技术，一般能在满足净化工艺条件下，气体的处理能力提高30%-50%，而且这些新型塔内件、塔填料、塔板，一般都具有较大的操作弹性，这为各个净化工序的平衡打下良好的基础。当然各工段的净化塔器并不只局限于某一个特定的塔器，只有在充分了解各个单元的工艺、设备及操作情况，制定严格地改造或设计方案，才能使新型塔器发挥其效果。

　　以下就是近年来，利用新型塔器技术，在合成氨气体净化塔器改造过程中，取得较为理想的一些典型事例。

　　1、造气用综合洗气塔改造

　　造气工段的洗气塔，由于担心填料压降太大而一般均使用空塔喷淋，导致出口气温很高，超过70°C，影响造气的正常操作及制气率。采用金属格栅填料设计制造综合洗气塔一座供3台直径2600mm造气炉使用，内装金属格栅填料用循环水喷淋冷却，用水量约120m3/h，出口温度夏天30-40°C，冬天约20°C，实测全塔压降490Pa，由于半水煤气温度下降到45°C以下，气体密度上升，稳定造气操作，因出口气温太高而减产的情况已经杜绝，从而提高了制气量，提高了罗茨鼓风机和压缩机的打气量，降低了电耗。

　　2、饱和热水塔改造

　　例　 对直径1.2-1.7m各种饱和热水塔进行改造后，处理气量及热效率均有较大提高。如山东某厂直径1.2m饱和水塔进行改造后，处理气量可达年产1.5*104t氨。而饱和塔气体出口温度上升到130°C，约提高10-15°C，仅蒸汽加量就减少1/4。目前又采用复合型规整填料来改造，取得了更高的热效率。

　　3、脱硫塔改造

　　某厂技改前为直径1.6m旋流板塔，内设8层塔板，处理量在1.5*104t/a-2*104t/a氨年时即发生带液，同时出塔H2S在0.1g/m3，全系统压降约17.7-19.6KPa，脱硫液用量120-140m3/h，氨水浓度16-20滴度，进口H2S含量1g/m3。由于H2S出口超标，对变换碳化精炼及至合成氨的正常操作均产生不良后果，采用塑料格栅填料，改造后仍利用原有直径1.6m脱硫塔，除对设备进行技术改造外无大的变动。实际处理量达2.5*104t/a氨的气量，日平均处理量82t氨气量。全系统压降为1.7-2.4KPa，为原系统的1/10-1/7。改造后脱硫液用量仍为120-140m3/h，但氨水浓度下降到12-14滴度，实际气液比从66:1上升到100:1。以脱硫塔单位截面积通过气量来比较，改造前每平方米通过气量不到4000m3/h，改造后提高到6000m3，即提高了50%。出口H2S含量稳定在0.05g/m3以下，在工厂实际操作中由于串低变后想把H2S含量提高一点，但出口H2S仍末上升，说明脱硫塔操作稳定，用塑料格栅填料进行改造减少了基建费，提高了气体处理能力，氨水浓度下降，全年增收节支20万元，见下表。

脱硫塔技术改造前后比较

　　4、铜洗塔改造

　　例　 铜洗是一个伴有化学反应属非等温吸收过程，在吸收过程中即有化学反应过程，又有各组分的传递扩散过程。目前铜洗塔多采用散装填料塔型，通气量较小，传质效率较低，当原料气中CO+CO2成份不合格时，就会出现精炼气超标，加大液量又会引起液泛。特别是有些厂家欲扩大生产，若采用散装填料，就必须更换铜洗塔，结果造成造价高、周期长。如采用通气量大，效率高的波纹填料，则投资省，周期短，而且吸收效果好，见下表

铜洗塔改造前后比较

　　5、解吸塔

　　例　 某氮肥厂尿素装置氨水解吸塔原20块板的浮阀塔，由于负荷增加，氨水含量高达7%以上，致使排放废水含量大大超标，高达1%以上。而且操作极不稳定，极易发生液泛，无法正常操作。现采用板波纹填料，合理塔内件和其他相应措施进行技术改造获得成功。首选降低了排放废水氨含量，每年可回收氨200t以上，价值20多万元，同时减轻了废水对环境的污染，废水氨含量降到0.02%，即可停开第二解吸塔，每小时节省4t低压蒸汽，全年经济效益100万元以上，同时也减少了第二解吸塔对大气环境的污染。另外，解吸塔改造后杜绝了液泛问题，使尿素主体装置能够安全、平稳、高效、高负荷、长周期连续运行，间接效益十分巨大。总之，解吸塔系统改造后，直接经济效益每年就有100万元以上，而改造投资后只有45.8万元，回收期不到半年，同时还有巨大的间接经济效益和大大减轻对水质及大气污染的明显环境保护效益。

　　6、脱碳塔改造

例1 某化肥厂为了扩大合成氨产量，由原来12*104t氨/a提高到15*104t氨/a，对原有直径2.1m脱碳塔进行技术改造。采用波纹填料及新型塔内件取代散装填料，脱碳吸收塔投产成功，主要结果如下表：

脱碳塔改造前后比较

　　7、尿素一段分馏塔改造

　　采用新型高效填料及双丝网除沫装置，对一座直径1.2 m的一分塔行技术改造，原塔为浮阀塔盘，除沫器为全径丝网式，设计能力11*104t/a尿素，改造后该已通过18*104t/a尿素生产能力的考核，分离效果有了明显提高。尿液出口升高10°C，塔顶气相温度低了6°C，含水量大大降低，从而提高了合成塔的反应效果，每年直接经济效益的300万元。

　　8、甲醇精馏塔改造

　　例　 化肥厂联产甲醇装置，相当多的工厂仍采用板式双塔精馏生产装置，在产品选题，能耗以及环保等方面，均存在着一些问题。今通过优化设计，采用波纹填料替代板式塔获得成功，取得显著成效。其结果如下：

(1)塔高显著降低，主、预塔均降低1/3，预塔从原来的26m降为15m，主塔从原来的36m降为24m。

(2)在同样的装置上，生产能力比板式塔提高15%-20%，如果设计新塔，缩小塔径，减少塔投资。

(3)降低能耗，每生产1t甲醇，可节省蒸汽约0.2-0.3t。

(4)甲醇的收率提高，主塔塔釜排液中的甲醇含量可降至小于1%以下，甲醇收率比板式塔增加1-2个百分点。

　　9、解吸塔改造

　　例 　某日产1620t二氧化碳汽提法尿素生产装置，回收稀氨水中氨及二氧化碳的解吸塔原为浮阀塔，设计要求解吸后废水含氨0.05%，但投产以来超过此指标，近几年来竟达设计值的二倍半。后用板波纹填料改造解吸塔，解吸废水含氨量已达0.03-0.05%，而且不论操作条件如何变化，从未发生液泛。其回收氨及节能的经济效益甚为可观，投资回收期不到半年，环保效益也很明显。