管式分酸器的设计与应用.pdf

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1、2014年第4期内蒙古石油化工25管式分酸器的设计与应用薛炳福(黑龙江中盟龙新化工有限公司，黑龙江安达151400)摘要：介绍硫酸厂干吸塔管式分酸器的理论计算和结构分析。管式分酸器应用于制酸装置，效果十分显著。与原挂钩槽式分酸器相比，干燥塔出口水含量从0．159／m2降低到O．079／m2，吸收塔吸收率从99．8％提高到99．96％"--99．97％。关键词：硫酸厂；干吸塔；管式分酸器；理论计算；结构研究；工业应用中图分类号：TQlll．16文献标识码：A文章编号：1006--7981(2014)0

2、4一0025—02分酸器是硫酸干燥塔、吸收塔的重要组成部1．1．2连续性方程分，直接影响着整个塔的操作性能。由于在填料塔内D2V1=D2V2+d2V(2)气体的分布是否均匀主要取决于液体分布的均匀程式中：D——分酸管内径，m；度，所以分酸器的均匀分酸是保证干吸塔达到预期Ve——分酸孔孔内流速，m／s干燥、吸收效率的重要条件。理想的分酸器不但应分d——分酸孔孔径，m。酸均匀，而且还要自由通气截面积大，操作弹性大，1．1．3小孔流出方程不易堵塞，烟气中酸沫夹带量少，使用寿命长，易于厂7——————一安装

3、和拆卸【u。Ve-=--C。√需％r(h·+h：)／2一k](3)硫酸生产装置中，干吸塔的分酸以往均采用挂式中：C。——分酸孔孔流系数；钩槽式分酸器。这种分酸器由分酸槽和分酸爪组成，h。——塔内操作压力，Pa。因加工制造、安装难以达到设计要求，生产中往往出1．1．4摩擦阻力计算式现分酸不匀、炉气酸沫夹带严重、腐蚀后续设备等问题。随着硫酸生产装置的大型化，大直径干吸塔的使h，1-2=专▲茜▲半飞Vz：上．vV2，-lm-×10s用，挂钩槽式分酸器就更显得笨重，而且加工制造、式中：h广一压力损失，Pa；

4、安装和维修等更加困难。为此，铸造铁挂钩槽式分酸入——阻力系数。器的改造势在必行。对于分酸管中分酸孔分酸，其射流犹如粗糙峰，1管式分酸器的设计原理经类比，由经验得到：1．1分酸管内酸压力的确定(5)管式分酸器是由一根分酸主管和多根分酸支管x=o．11[告+是+(90V可r)2]0’25组成。使用时浓硫酸由酸泵送入分酸主管，由分酸主式中：N。雷诺数。管分配至各分酸支管，再由各分酸支管上开设的分NRe-："掣(6)酸孔喷淋至填料表面。为了保证各分酸孔等流量分V。——分酸管中物质交换速度。酸，管式分酸器内必

5、须保持某一“稳定的压力值”。该V。=C。·S·ve(7)值以硫酸流过各分酸支管端部最后一分酸孔之后的S——分酸孔总面积与分酸管侧面积之比‘流速等于零为约束条件，应用流体力学的理论[21而Hs／D——相对粗糙度。确定。经归纳整理其计算方法如下：用初参数法进行迭代计算，最终确定所需“稳定1．1．1动量平衡方程压力值”。同时，分酸孔孔径、分酸主管以及分酸支管h2+h1=kp(V12一V22)×103(1)的内径等设计参数值也随之确定。所确定的稳定压式中：h2—一分酸孔孔前管内压力，Pa；力值是保证管式分酸

6、器均匀分酸的必需条件。h。——分酸孔孔后管内压力，Pa；硫酸在分酸主管和分酸支管中流动，随着流量V。——分酸孔孔前管内流速，m／s；的分配，管路中流速降低。由式(1)可知，V。>V：则V。——分酸孔孔后管内流速，m／s；hl>hz，管路中将产生压力升高；同时由于流体流动K——动量修正系数；产生的摩擦力使得管路中的压力降低。经计算，控制p一一酸密度，g／cm3。收稿日期：2013—12-2626内蒙古石油化工2014年第4期压力降低值与压力升高值趋于一致时，则管式分酸被严重腐蚀，造成转化率下降；尾气中

7、SO：排放量超器各支管上的分酸孔孔径趋于同一直径。标。2．2分酸支管及其分酸孔的布置表1管式分酸器的工艺设计条件各分酸支管以及其分酸孔如何设置，是管式分酸器结构研究的重要部分。查阅国外资料，分酸支管及其分酸孔的设置大致有三种形式。所有的分酸支管置于分酸主管上部，各分酸孔开设在分酸支管顶部。此种结构，分酸均匀，并解决了分酸孔堵塞的问题。但在塔设计时，须在分酸器的在不对塔和酸泵作任何变动的条件下，经过计上部留有较大的操作空间，供分酸支管上喷射出的算，完成了三套管式分酸器的设计。酸柱进行扩散。由于在扩散的

8、过程中，较小的硫酸液该分酸器由一条分酸主管和六条分酸支管组滴容易被气流夹带走，须使用性能良好的捕沫器与成。使用原有上酸管线，将硫酸引入分管主管中部，分酸器若有酸泥或杂物沉积则无法及时排出，同时由分酸主管按流量需要分至各分酸支管，再由各分管内积酸不便检修。酸支管上的分酸孔喷淋至填料表面。各分酸支管上所有的分酸支管置于分酸主管两侧，在分酸主的分酸孔大部分布置在下部两侧，在靠塔边缘处，有管与分酸支管的底部均开设分酸孔。此种结构，虽然部分分酸孔开在分酸支管底部。各管件之间采用