活性波紋填料組合體在硫磺制酸中的應用

彭學江， 何 喜， 冷繼甬， 張 根

(1. 貴州開磷集團礦肥有限責任公司, 貴州開陽 550302； 2. 萍鄉市群星化工陶瓷總廠, 江西萍鄉 337000)

活性波紋填料組合體在硫磺制酸中的應用

彭學江1， 何 喜1， 冷繼甬1， 張 根2

(1. 貴州開磷集團礦肥有限責任公司, 貴州開陽 550302； 2. 萍鄉市群星化工陶瓷總廠, 江西萍鄉 337000)

介紹了2套800 kt/a裝置中采用活性波紋填料組合體對填料結構及裝填方式進行優化調整。通過對比調整前后的填料性能、生產運行指標、裝置產能、干燥塔出口水分、二吸塔出口酸霧、系統阻力降、風機透平蒸汽消耗及經濟效益分析，發現采用高效活性波紋填料組合體使填料塔系統阻力減小、能耗降低、傳質效率提高，比采用傳統填料的硫酸產量最少提高10%以上，且各項指標明顯改善，生產成本有效降低。

活性 填料 硫磺制酸 性能 經濟效益

貴州開磷集團礦肥有限責任公司(以下簡稱開磷集團)主要生產磷酸一銨和磷酸二銨。現有5套硫磺制酸裝置，總產能3 800 kt/a(1套600 kt/a，4套800 kt/a)。其中，一、二期2套800 kt/a和1套600 kt/a制酸裝置于2013年6月前相繼建成并投產。三期2套800 kt/a制酸裝置于2016年10月前相繼建成并投產。對一、二期2套800 kt/a制酸裝置的生產指標分析后，發現以下問題：① 干燥塔出口水分偏高；② 二吸塔出口酸霧偏高；③ 干燥塔、二吸塔壓力降偏高；④ 拖動風機的背壓式汽輪機中壓蒸汽耗氣量較大。開磷集團對上述問題進行詳細分析，認為通過優化填料塔填料結構及裝填方式，可解決以上問題。因此，在三期工程中，2套800 kt/a裝置采用江西萍鄉市群星化工陶瓷總廠的活性波紋填料組合體，并對填料結構及裝填方式進行優化調整。結果表明：各項指標得到明顯改善，生產成本有效降低。

1 填料調整前后的裝填情況

填料調整前后裝填情況見圖1。

2 填料規格型號、技術參數及性能參數

2.1 調整前的填料性能

調整前所采用的JT76階梯環填料性能見表1。

JT76階梯環填料滿足的條件是：① 耐熱溫度超過400 ℃；② 堆積密度為630 kg/m3；③w(Al2O3)為22%～24%；④ 吸水率小于或等于0.5%；⑤w(Fe2O3)小于或等于1%；⑥ 比表面積達75 m2/m3。

圖1 填料調整前后裝填情況

裝填方式采用散堆，確保瓷環干凈、裂紋數小于3條，裂紋長度小于10 mm，缺損部分不能超過1/4。

2.2 調整后的填料性能

調整后采用活性波紋填料組合體填料，活性波紋填料組合體特性參數見表2，活性波紋填料組合體規格型號及技術參數見表3，活性波紋填料組合體化學成分見表4。

表2 活性波紋填料組合體特性參數

表3 活性波紋填料組合體規格型號及技術參數

表4 活性波紋填料組合體化學成分 %

部分使用JT76階梯環的參數與調整前一致。

裝填方式：按相應尺寸沿塔壁裝成規整尺寸后按要求裝填，第二次與第一層錯位45°，第三次與第二次錯位45°，上一層與下一層錯位45°，直至到相應的裝填高度，最后裝填階梯環。

3 生產運行指標對比分析

由于硫酸裝置較多，以調整前的硫酸一車間B套與調整后的硫酸二車間A套裝置進行對比(2套裝置產能均為800 kt/a)。

3.1 裝置產能對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置運行情況見表5。

3.2 干燥塔出口水分對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置干燥塔出口水分見表6。

3.3 二吸塔出口酸霧對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置二吸塔出口酸霧見表7。

表5 2016年8—10月開磷集團2套裝置運行情況

表6 2016年8—10月開磷集團2套裝置干燥塔出口水分

表7 2016年8—10月開磷集團2套裝置二吸塔出口酸霧

3.4 系統阻力降對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置干燥塔阻力見表8。二吸塔阻力見表9。

表8 2016年8—10月開磷集團2套裝置干燥塔阻力

表9 2016年8—10月開磷集團2套裝置二吸塔阻力

3.5 風機透平蒸汽消耗對比

2016年8—10月，開磷集團2套裝置風機透平蒸汽消耗見表10。

表10 2016年8—10月開磷集團2套裝置風機透平蒸汽消耗

硫酸一車間8月實際運行28 d，9月實際運行29 d，10月實際運行31 d；硫酸二車間8月實際運行28 d，9月實際運行29 d，10月實際運行30 d。

通過分析發現：硫磺制酸中，干燥塔及二吸塔填料從單獨采用JT76填料改為活性波紋填料組合體與JT76階梯環配合使用的填料，能夠提高裝置產能、降低干燥塔出口空氣的水分含量、降低二吸塔出口酸霧含量、降低填料層的阻力、改善干燥吸收塔的酸分布效果，指標得以優化。

4 經濟效益分析

4.1 直接效益

1) 2016年8—10月，硫酸二車間比硫酸一車間平均每天多生產硫酸223.91 t，直接生產費用按25元/t計算，建設投資(含低溫回收裝置)折舊22.5元/t，不計人工成本(開磷集團按產量計算工資)，每年可節約351萬元。

2) 2016年8—10月，硫酸二車間比硫酸一車間平均少消耗3.82 MPa、 450 ℃中壓蒸汽16.12 t/h，由于開磷集團蒸汽無外賣渠道，建有中壓背壓發電機組，節約的中壓蒸汽能發電970 kWh,(中壓蒸汽發電16.6 kg/kWh)、按照給開磷集團2016年的平均電費(0.5元/kWh)折算，節約電費485元/h，每年節約電費388萬元。

4.2 間接效益

1) 開磷集團磷酸產能較大，按照前后系統的匹配，硫酸產能不能滿足磷酸生產需求，由于系統阻力小，可以提供硫酸的產能約10%。

2) 干燥塔出口水分降低，使干空氣中帶入轉化器的水分減少，減少催化劑粉化，延長了催化劑篩分時間。

3) 二吸塔酸霧降低，減少了環保壓力。

4) 填料比表面積增加，孔隙率增大，分酸效果得以提高，有利于三氧化硫的吸收，從而延長了填料清理周期。

通過2016年8—10月生產情況來核算經濟效益，使用活性波紋填料組合體裝填干燥塔與二吸塔，相比單一階梯環裝填，其直接經濟效益可增加739萬元/a，而且也能取得較好的間接效益。

5 結語

將3塔采用高效活性波紋填料組合體與3塔采用散堆填料的比較可看出效益明顯。高效活性波紋填料組合體的特點是比表面積大、空隙率大、有效傳質面積大，因而填料塔系統阻力減小、能耗降低、傳質效率提高、比采用傳統填料的硫酸產量最少提高10%以上。此外，填料塔系統的維護少，操作彈性大。

Applicationofactiveripplepackingarrangementinsulphur-burningplant

PENGXuejiang1，HEXi1，LENJiyong1，ZHANGGen2

(1. Guizhou Kailin Group Ore Fertilizer Co., Ltd., Kaiyang, Guizhou, 550302, China；2. Pingxiang Qunxing Chemical Ceramic Plant, Pingxiang, Jiangxi, 337000, China)

Optimization and adjustment of packing structure and loading option were implemented by using active ripple packing arrangement in two 800 kt/a plants. By comparison of packing performance, production operation index, plant capacity, moisture at outlet of drying tower, acid mist at outlet of intermediate absorption tower, pressure drop in system, steam consumption of fan turbine, and economic efficiency analysis before and after adjustment, it is found that active ripple packing arrangement made pressure drop in system decrease, consumption reduce, mass transfer efficiency increase, and sulphuric acid output by traditional packing rise by 10% at least, each index substantially improve production cost obviously reduce.

activity； packing； sulphur-burning； performance； economic efficiency

2017-06-15。

彭學江，男，貴州開磷集團礦肥有限責任公司副總工程師兼技術研發部部長、工程師，主要從事生成技術管理，新技術、新工藝、新設備及新材料的引進及應用。電話：13809446059；E-mail：pengxj7410@163.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)10-0021-03