母液塔由填料塔改穿流篩板塔的應用總結

劉 煥，許 青，張潤澤

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

我公司爐氣處理工程的主要設備有旋風分離器、熱堿液塔、母液洗滌塔、換熱器、爐氣洗滌塔。其中母液洗滌塔在降低爐氣溫度的同時，亦可回收利用爐氣熱量預熱冷母液，使母液中CO2部分轉移到爐氣中，從而增加爐氣中CO2含量，降低重堿蒸餾工序蒸汽消耗。由此可見，母液洗滌塔傳質傳熱效果的好壞，直接影響爐氣CO2含量和噸堿蒸汽消耗。我廠原2＃母液塔為填料塔，2012年6月大檢修期間改型為穿流篩板塔。本文主要針對2＃母液塔改型的過程進行總結，以供參考。

1 原有填料型母液洗滌塔存在問題

1.1 原有填料型母液洗滌塔的結構

母液洗滌塔初始設計為φ3000×15076的填料塔，塔體材料為鑄鐵，內裝聚丙烯塑料鮑爾環，填料層高度為6m，填料采用亂堆方式，總量為43m3；分布器采用槽式溢流，底部填料支撐裝置為鑄鐵長條柵板結構，上置φ100磁環。

1.2 原有母液塔使用情況

1）塔體及內置件腐蝕

含有大量Cl－母液在爐氣攪動下對鑄鐵設備內表面產生沖刷腐蝕作用，爐氣量的波動，使填料層產生浮動，設備內表面形成氧化鐵腐蝕層不斷產生脫落更新，加劇了腐蝕作用，尤其是自2002年以來系統作業能力由原設計日產800t提高至950t以上，爐氣量明顯上升，塔內氣速提高，導致爐氣對塔壁及內置件的沖刷及填料浮動剝蝕更加嚴重。原有鑄鐵塔自1996年開始投入使用，2001年由于內部填料支撐、鐵柵板腐蝕損壞嚴重，填料支撐板改為雙層疊加玻璃鋼篦子板。2003年開始塔壁大面積腐蝕，漏液嚴重，幾經加固防腐修復，但腐蝕情況日益加劇，2007年以原有型式整體更換2＃母液洗滌塔。

2）工藝狀況惡化

隨著作業時間的延長，塔壁及進液鑄鐵管道腐蝕過程產生的大量氧化鐵殘渣，堵塞于填料及篦子板縫隙間，填料層阻力明顯上升，并影響爐氣在母液塔內的正常傳質傳熱效果。填料層清理倒裝后初始階段效果良好，在系統作業量不高于43t／h汽量下，填料層阻力大約110mmH2O（1.079kPa），系統作業量超過45t／h汽量，阻力上升較快，作業量超過50t／h汽量時，阻力將達到250mmH2O（2.452 kPa），但仍然在液泛控制范圍之內。隨著作業時間延長，填料層、玻璃鋼篦子板空隙間氧化鐵等腐蝕物增加，填料層阻力將上升至350mmH2O（3.432kPa）以上，影響系統作業真空度。

3）清理、倒裝填料，改善母液塔作業通暢能力

為恢復填料層正常阻力，每年必須利用年度系統大檢修停車機會，將塔內填料進行倒裝，清理填料間及篦子板縫隙積存的大量鐵銹等殘余物。倒裝過程耗費大量人力，而且造成較多填料損失。由于每年塔區是各項檢修清理工作及工藝處理的集中區域，填料塔倒裝工作極大地影響了其他檢修工作的進度，給整體大檢修工作帶來不便。

2 改造方案的實施

針對造成塔壁腐蝕及填料層堵塞的原因，可以看出雖然鮑爾環填料傳質傳熱性能較好，但是在存在腐蝕性介質，尤其作業量大、波動較大情況下，氣體穿行于填料間及塔壁內表面時氣速高，造成的腐蝕加重。因此經過深入調查、分析探討提出將2＃填料母液塔改型為穿流式篩板塔。從腐蝕方面考慮，由于板間空段氣速大為降低，塔壁內表面的沖刷腐蝕將得以解決，極大地減少了鐵銹殘渣的出現。以下從工藝設計及主要內置件方面說明方案的具體措施：

1）塔體直徑及高度、管道接口與原有填料塔相同，主體材料仍采用鑄鐵材質，內壁表面鑄造過程加入耐腐合金，增強進氣區域防腐性能。

2）進氣及進液裝置

進氣塔圈設置氣體分布罩，利于底圈塔板下爐氣均勻分布，防止產生偏流；進液塔圈設置降液管布液器，兩側進液，使母液均勻分布淋灑。進氣與進液裝置的改進提高了母液塔傳質傳熱效果。

3）塔板布置及材質

塔內設置5層篩板，玻璃鋼材質，厚度12mm，分布φ50孔，塔板開孔率15.8%，理論計算48t／h輕灰爐作業量情況下，平均塔板阻力35mmH2O柱（0.343kPa）左右。較大的開孔直徑以防止隨著作業周期的延長，部分孔徑粘結于孔內，使直徑變小，塔阻力上升較高。

3 母液塔改型后實際使用效果檢驗

表1 改造前工藝指標及蒸汽消耗調查

經實際查定結果表明，在50t／h左右高負荷生產作業情況下，對比母液塔進氣、進液溫度均比較接近的情況下，改造后塔阻力降約200mmH2O（1.961kPa），與填料塔相比，高負荷生產下的阻力較小，具有較好的通氣能力；出氣溫度均在55～65℃范圍內，達到生產工藝控制范圍；出液溫度達到80℃左右，高于同等作業狀況下的填料塔約8℃，傳質傳熱效果優于填料塔；爐氣CO2濃度得到增加，降低了重堿碳化工序消耗。同時我們在生產作業半年內2次檢查塔板情況，基本無孔內銹渣，設備運行正常。

4 結 語

母液塔改造后經過兩年多的運行，實際生產中工藝指標及設備運行情況完好，達到了預期的目標。2＃母液洗滌塔的成功改造，為今后此類設備的改造提供了有利的依據和參考價值。