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1、1999年第1期汪永杰80kt/a硫酸装置干吸塔的设计—53—80kt/a硫酸装置干吸塔的设计汪永杰(安徽省铜陵化工研究设计院244000)摘要介绍铜化贵金属冶炼厂80kt/a烟气制酸干吸塔(4000mm×14400mm)的设计概况,选材、气液分布装置、填料的材质和规格、填料的支承装置,捕沫装置。设计中重点考虑减小塔阻力、改善气液传质,防腐蚀,延长设备使用寿命。关键词硫酸干燥塔吸收塔结构设计中图分类号TQ111.1TQ053.5干吸系统的设计是硫酸厂总体设计中的一个重要环节。而干吸系统中装置设计成败的关键取决于高效而可靠的干吸塔的设计。干吸系统主要
2、指SO3气体的干燥和SO3的吸收。气体的干燥指标好且不带酸沫,可防止风机、管道及冷热交换器不受腐蚀。因此,干燥后气体残留水分要求控制在约50mg/3m。SO3用H2SO4质量分数为98%的硫酸吸收。SO3的吸收效率主要取决于塔内酸和气体是否分布均匀以及酸浓和酸温能否控制在最佳值。最佳的酸出口温度通常在60～80℃,最佳吸收酸浓通过在吸收塔排出酸中加水得以维持。干吸塔的设计在满足工艺给定条件下,除考虑强度、结构合理外,还应考虑采用耐腐蚀材料以保证设备具有较长的使用寿命和投资的经济性。笔者就铜化贵金属冶炼厂80kt/a烟气制酸干吸塔(见图1)的设计谈几点
3、意见。1硫酸干吸塔的选材干吸塔塔体由碳钢外壳内衬耐酸瓷砖制成,耐酸瓷砖除防腐外还能起到对钢壳体加强的作用。本次设计干吸塔时,塔筒体内衬1层砖,球拱以下内衬2层砖,支承拱体考虑酸浓高、塔底部因酸长期浸泡而砌了4层砖。砖衬里层与金属壳体之间用耐酸石棉板隔离,这层板除了消除某些部位不均匀位移(包括温差引起膨胀),还可防止酸侵蚀壳体。板与砖的外围均涂耐酸胶泥。酸分布装置、进出酸管及有关内衬套管大都采用耐酸铸铁,但2个管口衬里例外(实际操作中也是经常受破坏的部位)。干吸塔斜进气口处既有浓酸也有稀酸和水,铸铁套管使用几个月后就被腐蚀穿孔,进而腐蚀钢壳体。为此,设
4、计选用钾水玻璃型耐酸、耐热砼浇注90mm厚,再砌1层作者简介:汪永杰,男,31岁,学士学位,工程师。—54—磷肥与复肥1999年第1期20mm瓷板,钾水玻璃胶泥是可耐各种浓度硫酸的大于50%的高强度组合式全瓷球拱(4000mm),防腐材料,耐热抗渗性能好,抗风化能力强,强度比采用江西萍乡市湘东工业瓷厂球拱的全套图纸。球普通钠水玻璃胶泥高1倍。酸出口处,温度60～拱与条形梁支承相比有以下优点:80℃,腐蚀比较严重,过去一直使用铸铁内套管,这4·1开孔率高大、压降小种内套管因腐蚀经常需要维修、更换。本次设计内径采用球拱支承填料,流通空间较大,流动阻力3
5、50mm出酸套管采用K合金。K合金:ZG1Cr24小。在球拱上若堆放较多填料,因降低了流动阻力,Ni20Mo2Cu3是一种耐腐蚀性能良好的合金材料,塔气速可提高。塔生产能力也增加。对一定生产能作单体铸件已应用了几十年,效果很好,套管与设备力,新建塔的投资可下降。钢管之间用浸渍KP1-B胶泥石棉绳填充。4·2改善了气流分布2干吸塔气体和酸的分布装置球拱在中心部位开孔最小,外围处开孔最大,弥分酸装置仍采用传统方式,有高位槽、分酸槽、补了因外围填料层较高而引起分布不均。斜直酸钩。分酸槽梯形堰口上宽46mm,下宽4·3提高了填料利用率3215mm,高65mm
6、,淋洒密度16m/(m·h),布酸球拱支承填料的重量落在壳体上,不需要在塔点138个,稳定气体和酸在整个塔截面上均匀分布,底设支承梁,增加了流通面积,降低了气速,可充分同时保证有足够的酸量充分润湿塔内整个填料层,发挥填料的作用,即降低了所需填料层高度,减少了进气口处入口管与塔体成锐角相交有利于气体分填料装填量。布,只要控制进气流速,基本能达到气体均布,对酸4·4改变塔体受力状况,避免塔底受腐蚀的分布主要是保证分酸槽的制造质量及安装时水平组合式全瓷球拱承受的填料重量主要落在壳体度。因此,安装时必须保证分酸槽槽体倾斜度<2.5/上,对塔壁产生侧向力。因此
7、,必须加强新塔壳体安1000,挂管口面与槽体贴紧(加工面),保证全部酸装球拱的部位,设计采用塔壁外圈用槽钢加强。另都经过分酸钩均匀地进入填料层,槽的堰口高低要外,填料重量落在壳体上,对塔底有好处,而条形梁相同。支承的填料重量落在塔底,使塔底砌砖缝易开裂、渗3干吸塔内装填料的材质和规格漏,进而腐蚀塔底钢板。填料的材质和规格对传质效率和压降具有很大5干吸塔的捕沫装置影响,塔内的填料用耐酸全瓷制成,一般选用强度在塔最上部设置2200mm,厚度分别为150高、比表面积大和阻力小的填料。设计选用异鞍环。mm、100mm两层金属丝网除沫器。丝网除沫器是异鞍环是
8、新型填料,其优点是压降小,容许淋洒密度依靠丝网垫起除雾作用。丝网由单根丝编织而成,对高,可以增加气速,提高淋
