造气洗涤塔的功能与选型

1、- -造气洗涤塔的功能与选型李永恒全国造气技术咨询部 XX 200062摘要全面介绍了各种型号洗涤塔的功能和效果，并论述了如何正确的选择理想的洗涤塔。关键词洗涤塔 传质效果 冷却 喷淋密度 阻力0 前言 造气洗涤塔的设置，是为了对高温煤气的处理，去除煤气中的各种杂质和降低煤气的温度。各种洗涤塔的形式，对煤气的传质、冷却、除尘、阻力等有很大关系。随着科学技术的进步和开展，近年内又有许多新型洗涤塔研制成功，对处理煤气有了明显的效果。过去许多企业认为洗涤塔是一种附属设备，因此没有认真的研究和选择，认识缺乏是普遍的现象。其实洗涤塔的设计与选型也非常重要，他对煤气炉的发气量和节能降耗都有着密切的关系，一

2、旦选择失误给企业会造成巨大的损失。现分别论述于后，供大家参考。1 洗涤塔的功能 优良的洗涤塔，其功能包括：降低煤气温度、有一定的喷淋密度、传质效果要好、塔内的阻力要低、能解吸煤气中的可溶性气体如H2S、CO2等。1.1 冷却效果好 煤气经过洗涤塔冷却后，其温度略高于洗涤塔进水温度，理想的情况下在3040 之间，地区和季节不同其温度也不一样。1.2 喷淋密度大 喷淋密度大小直接影响传质和冷却效果，一般要求大于15 m3/m2·h。1.3 阻力低 洗涤塔阻力大小，主要决定于塔型、塔径、煤气量、进出口的管径、塔内填充物的多少及物料的品质。1.4 解吸可溶性气体 在传质的过程中，也能解吸局部

3、可溶性气体，有利于减少设备的堵塞和腐蚀。其解析量多少主要决定于喷淋密度。2 洗涤塔的种类及效果 洗涤塔的种类有：填料塔、旋流板塔、筛板塔、挡板塔、无反混板式塔、空塔及新开发的三角形正波规整塔。2.1 填料塔 填料塔是广为应用的一类塔型，填料大体分为两大类：2.1.1 一种是规整形填料如 木格、有板波纹、丝网波纹、筛板、挡板、角钢、无反混板、旋流板、瓷质波纹、瓷连环等。2.1.2 另一种为散堆填料如 1聚丙烯填料种类有：拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、多面球、海尔环、泰勒花环、花环、带边覆盖球、花球等。 2瓷质填料种类有：普通瓷环、GCFS蜂窝开孔环、桥拱支承构造、洗涤环、瓷球、十字穿孔球、环保

4、蜂窝球等。2.2 填料塔的种类2.2.1 木格填料式的构造及技术参数 1由钢板卷焊而成一圆筒形，底部有进气口，其进气管抻入塔内中部并向下45°截面，煤气入塔后向下俯冲，使煤气冲向塔底后反向而上，使煤气能均匀在塔内分布。溢流水从底部溢出。顶部有出气口、冷却水喷头32个、放空管和放空阀。内局部三段，每段有锯齿形红松木格20层，外面开有人孔4个。 2技术特性 工作介质：煤气及冷却水 操作压力：9.81 kPa操作温度：煤气：入口100，出口35； 冷却水：入口35，出口60。 直径：3000 mm 总高：15125 mm 碳素钢重：16420 kg 红松重：14360 kg 进气口管径：9

5、20×9 mm 出气口管径：820×9 mm 水喷头外管直径：89×4 mm 水喷头内管直径：45×3.5 mm人孔直径：529×9 mm 冷却水出水管直径：325×8 mm 冷却水进水管直径：273×8 mm 煤气量：25000 m3/h 3评述 木格填料是一种老式填料塔，在化肥行业已有70余年的历史了。它的传质和冷却效果一般，主要缺点是阻力效大。现在只有个别老企业在应用。 该塔的洗涤效果主要取决于所填木格的层数和自由空间的大小。以塔径为4 m、塔高为16 m为例，塔内填充4段或3段木格填料，如果选择4段填料，那么每段由1

6、8层木格，每层由1012块组成，每块又由多片带锯齿形的红松木板组成用钢条和螺帽串成，填料总体积为163 m3，外表积为12550 m2，自由空间为50%；如果选择3段木格填料，那么每段由24层木板组成，填料体积、外表积、自由空间与前一样。2.2.2 筛板塔 该塔用筛板为填料，筛板用金属板一般选用铝质或不锈钢材料制成，在板面开成圆形孔或方形孔，将多块不同孔径的筛板固定在塔内不同的高度上，筛板的直径与塔的内径相等，筛板孔的截面积总和要大于塔的截面积50%以上。 该塔的应用效果取决于开孔率和筛板的层数，洗涤效果还可以，只是阻力较高。2.2.3 挡板塔 在塔内设有多块左右等矩离错位的金属挡板，每块挡板

7、焊在塔内上下不同的位置上，挡板的宽度一般要大于塔的半径，煤气由下向上在挡板间曲线上升，冷却水由上而下，到达气液传质效果，洗涤效果不太理想，阻力略低。2.2.4 散堆填料塔 该种塔的洗涤效果主要取决于所选择填料的种类和大小，堆积的体积越大效果越好，但是阻力就越大。因此，选择该塔时，其堆积体积不宜过大。2.2.5 旋流板塔 该塔内部由多层旋流板串联，煤气与冷却水在每层旋流板上进展传质。其洗涤效果取决于旋流板的直径大小和层数多少。但是，该塔阻力较大。3 新型洗涤塔 随着科学技术的开展与进步，近年内又研制出一些新型洗涤塔，将传质功能提高到一个新水平，有力的推动了造气整体水平的提高。3.1 DJM型无返

8、混板式塔 该塔是近年内XX天元公司开发的一种新型塔，该塔是在充分研究了各种板式塔工作原理的根底上而研究的一种新型板式塔，并取得了国家专利权。该项技术的重要突破在于消除了现有塔板在同一层塔板上液体的返混现象，从而在每个气液接触器内部都以最大推动力进展传质，使塔板效率得到提高。 DJM型无返混板式塔工作原理如图1所示。由上层塔板降下来的液体进入气液分割器内，被从气体导向器进入的气体抽吸并拖带进入气液接触器内，液体在抽吸和拖带的过程中与气体进第一次传热、传质；当气液一起升至气液接触器顶部被顶盖挡回时，气液接触界面发生变化，使之进展第二次传热、传质；然后气液由接触器器身上的筛孔喷出，在筛孔喷出的过程中

9、气液接触界面又发生了变化，气液间进展第三次传热、传质。最后，气液别离，气体上升进入上层塔板，与上层塔板塔板气液分割器内的液体重复进展上术操作；液体经降液管进入下一层塔板的分割器内与进入下一层塔板的气体进展上述操作。图1 从上述工作原理我们可以看出，该塔在同一层塔板上的每个气液接触器内的工作状态是一样的，这是因进入同一层塔坂的每个气液接触器内的气体组分和温度是一样的，而进入每个气液接触器的液体组分和温度也是一样的，这就是该塔与其他形式板式塔的区别所在，也是该技术的创新点。 该塔的技术特点有： 1提高了处理气体的能力，塔板上无受液区和溢流堰，增加了塔坂的开孔率，能通过更大的气量，尤其适用于旧塔改造

10、，改造后能使小塔通过大气量。 2由于传质效果好，所以降低了塔的高度。而且该塔作业时每层塔板上都以最大的推动力进展传递，所以比其他板式塔的层次少，整体造价费用降低很多。 3因其独特的构造，塔径无论大小，塔板上的工作状态均一样，传质效率高。另外，该技术在塔板上无液面梯度、浓度梯度和温度梯度，无流动及传质死区。 4传质单元的间距较大，可根据反响需要在塔板上增设加热和冷却排管。 5高负荷时操作状态稳定，弹性大，不会出现液泛现象。 6构造简单，维修方便。该塔可应用在造气、脱硫、变换、甲醇、精硫等工序。3.2 SZ型三角形正波规整填料塔 该塔于2005年，由金威石化公司研制的一种新型塔。 1该填料的构造：

11、采用0.2 mm薄不锈钢板，经压制和组装成各种规格的三角形正波规整填料见图2。1. 直形板片 2. 波纹板片图2 三角形正规整填料示意图 2该填料的特点：该填料吸收了老板波纹填料和塑料格栅的共同优点，其外表积大、重量轻、气体通量大、分布均匀、接触充分、不堵塞、不老化、不变形、阻力低等特点。 3该填料组装方法：该填料装填时，笫一层填料板片排列方向与填料支撑栅板方向穿插成90°，上下两层填料的排列方向旋转45°。 4应用效果：该填料为不锈钢板片作为传质构件，板片垂直塔横截面，与气液流动方向平行，层与层之间错位45°，塔内气液流逆向旋转接触，冷却水在不锈钢板面上成薄膜状

12、向下流动，气体由下而上流动与液膜充分接触。因此，该填料传质效果好。该填料已在造气洗涤塔、脱硫塔、饱和热水塔、变脱塔、脱碳塔等众多企业应用。另外，其塔的出气温度略高于进水温度，一般比水温高23 。4 洗涤塔选择误区 笔者近年内到了一些企业进展技术咨询，目睹了许多项选择塔失误现象，给企业造成巨大经济损失，笔者十分心痛。企业的领导在科学管理好企业的同时，必须要努力学习科学技术，特别是在高科技开展的时代，更要学习，笔者从事煤造气工作已有53年了，经常还在学习。4.1 旋流板塔选径过小 笔者于2021年5月到某厂技术咨询时，该厂炉台较多，其中有5台2600 mm炉，共用1台2000 mm旋流板塔，旋流板

13、直径为1800 mm，因塔径过小，其阻力特大，当2台炉送气时，塔的进口压力高达8 kPa，3台炉送气时高达14 kPa，这是笔者到过百余家厂首次见到的极不科学的现象如此高的阻力，煤气无法进入，迫使停产改造。4.2 多塔串联 在一些企业中，为了降低出塔煤气温度，采用23台洗涤塔串联使用，这种作法必然造成阻力增加。某厂采用3台塔串联时，其第一塔的进口压力高达6.5 kPa，塔的阻力过高，直接影响到煤气炉产气量降低和煤耗的增加。4.3 多装填料 有些企业为了增加洗涤塔的传质效果，在塔内多装填料不管何种填料，也造成阻力增加，也影响煤气炉高产低耗。5 相关技术问题的讨论5.1 关于阻力问题 文中屡次提到

14、洗涤塔的阻力，从煤气炉固体燃料气化机理得知，煤气炉系统阻力越低越有利于提高煤气炉的气化强度。当然，也包括洗涤塔的阻力。阻力低使煤气能顺利的、快速的进入气柜。阻力最低到多少才恰当呢？一般而言要根据气柜的压力而定，例如：10000 m3的气柜，三层全部升起来的压力为4 kPa，那么塔的进口压力略大于4 kPa，一般在4.24.5 kPa为宜。其他容量的气柜参照选择。 洗涤塔的阻力过高，形成煤气炉生产出来的煤气，不能迅速的离开炉内，煤气在炉内滞留过久，造成煤气中的CO气体在炉内产生二次反响，CO会复原成CO2这就是变换炉内的化学反响。因此，洗涤塔的阻力过高是不利的。5.2 关于空塔喷淋问题 空塔喷淋

15、的阻力是低的，但是要在塔的上下增设多层环状的冷却水喷淋管，内部每层增设多个喷头，传质冷却效果主要决定于，水管的层次和喷头的多少，一般而言效果还好，所以有些企业选择了空塔喷淋。但是，该塔对冷却水的质量要求高，因水质不好喷头易堵塞，容易影响效果。5.3 关于塔的进气管是否要插入水封的问题 进气管插入水封的问题，是由小氮厂在技术改造时，将箱塔并体后而增加的，原来进气管是插入洗气箱的，改造后就取消了洗气箱，就将进气管插入塔的旁边增设的边箱中，其目的是为了防止煤气倒回煤气炉。插入水中的高度一般为6070 mm为宜。插入过深，那么阻力就大。20世纪80年代末，余热集中回收流程问世后，在单炉上增设了煤气总阀

16、，由于该阀可以防止煤气倒流，所以有些厂就取消了塔的进气水封。笔者认为此方法很好，他降低了塔的阻力。5.4 关于塔径的选择 选择多大的塔径才能到达理想的效果？选择要点： 1根据煤气炉的台数，也就是几台炉共用一塔。 2煤气炉的直径与塔的直径成正比关系，炉径越大选择的塔径就越大。 3煤气炉的发气量，一种是设计时的发气量，另一种是实际发气量。因为煤气炉发气量受各种因素的影响，变化较大，一般选择最大发气量，来选择适宜的塔径。 4根据塔的喷淋密度，来选择塔径是最科学的。5.5 关于塔的进出口管径的选择 管径的选择也非常重要，如果选择不当，也会影响系统阻力。 1在设计洗涤塔时，其主导思想认为煤气经过冷却后体

17、积减小，所以在设计时一般将塔出气管的管径小于进口管，这种做法也是对的。但是，煤气体积缩小多少？主要与进出塔的煤气温度差有关，另外与塔的喷淋密度有关。所以在设计时都无法真实的了解到，往往因出气管设计过小，而造成阻力增加。因此，笔者认为塔的进出口管径选择等径为好。 2塔的进口管的截面积选择也很重要，正确的选择应该是，用多台单炉出气管截面之和来确定塔的进气管大小，一般要求塔的进气管的截面积大于或等于多炉截面之和。例如：4台2600 mm炉共1台洗涤塔，单炉出气管为600 mm，有3台炉同时向塔内送气，那么3台炉出气管截面积之和为：0.283 m2×30.849 m2塔的进气管的管径应该在1100 mm左右比较合理。5.6 洗涤塔溢流水夹带煤气问题 冷却水经传质后从塔内排出，常用的方法是在塔的下部壁上开孔，用管道插入溢流水封内，再从水封上部排入地