汽提塔的原理

1、汽提法让废水与水蒸汽直接接触,使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去,从而到达从废水中别离污染物的目的.汽提法的根本原理与吹脱法相同,只是所使用的介质不同,汽提是借助于水蒸汽介质来实现的.汽提法别离污染物的工艺视污染物的性质而异,一般可归纳为以下两种：1简单蒸储对于与水互溶的挥发性物质,利用其在气一一液平衡条件下,在气相中的浓度大于在液相中的浓度这一特性.通过蒸汽直接加热,使其在沸点水与挥发物两沸点之间的某一温度下,按一定比例富集于气相.2蒸汽蒸储对于与水互不相溶或几乎不溶的挥发性污染物.利用混合液的沸点低于两组分沸点这一特性,可将高沸点挥发物在较低温度下加以别离脱除.CO2H提

2、塔的气提过程原理结构和作用气提塔中气提过程：气提塔实际上是一个多管降膜式湿壁塔.合成塔来的反响液,其中含氨：30.14%、二氧化碳：17.49%、尿素：34.49%.通过合成塔出料调节阀HV201利用液位差进入气提塔上花板,每根气提管上部有一液体分布器,当液体流过分布器小孔后呈膜状向下沿管内壁流动.随着阀开度的改变,分布器上液层高度也改变.负荷高,液层高,流过小孔流量大,反之即小.当液体下流后与下部来的二氧化碳气体相遇,首先是游离氨被逐出,再向下是甲钱分解即以两个氨分子一个二氧化碳分子这样的比例分解出来.由于管外有压力为2.0MPa左右,温度为230c的中压饱和蒸气供应热量,使分解反响能够不断

3、进行.气提过程之所以能实现是由于与反响液呈平衡的溶液外表上氨蒸汽压力始终大于气相中氨分压.这样氨一直可以被分解出来,而二氧化碳那么是由于化学平衡关系,当减低气相氨的浓度后,反响向左进行.在加热和汽提的联合作用下,使尿素、氨基甲酸钱分解成氨和二氧化碳,并随气体介质一起从液体分布器上部的开气管出去进入高压甲钱冷凝器.底部出来的尿素溶液送入后系统进一步减压分解其中的氨基甲酸钱.气提塔中气提原理汽提是以一种气体通过反响混合物,从而降低另一种或几种气体的分压,使离解压力降低的过程.所谓二氧化碳气提就是一种气体通过反响物,从而降低气相中氨和或二氧化碳的分压,使甲钱分解.甲钱分解的反响方程式：NH2COON

4、H轨=2NH3气+CO2气Q这是一个可逆吸热体积增大的反响,只要能提供热量、降低压力或降低气相中NH3?口CO2某一组分的分压,都可以使反响向着甲钱分解的方向进行,以到达分解甲钱的目的.采用液态甲钱的生成或分解来说明：2NH30g+CO2ag=NH2COONH4皎溶液中氨和二氧化碳与气相中的氨和二氧化碳处于平衡,假设它们分别符合拉乌尔与亨利定律,那么有：PNH3=P0NH3NH3液PCO2=HCO2?CO2液PNH3-溶液中氨的平衡分压PCO2-溶液中二氧化碳的平衡分压P0NH3-纯氨的饱和蒸汽压HCO2-二氧化碳的亨利系数NH3液-液相中氨分子分率CO2液-液相中二氧化碳分子分率由上述各式可

5、知：当用二氧化碳为气提剂时,气相中的氨分压趋近于零,那么液相中氨的平衡分压大于实际气流中的氨分压,故液相中的氨不断汽化逸出,液相中NH3液降低,反响向着甲钱分解成氨和二氧化碳的方向进行.这就促使了液相中甲钱的分解.在甲钱分解的同时,液相中CO2液增加,与此相平衡的二氧化碳分压大于实际气相中的二氧化碳分压,促使液相中二氧化碳汽化逸出.因此液相中甲钱不断分解,液相中氨和二氧化碳不断汽化逸出,从而实现气提过程.从理论上讲,在任何压力和温度范围内,用气提的方法都可以把溶液中未反响的甲钱完全分解.但在工业上,由于要求过程在一定的速度下进行,因此必须保持足够高的温度.汽提塔的结构我国目前引进装置在用的汽提

6、塔,根据工艺流程的不同,主要有二氧化碳汽提塔和氨汽提塔,分别用于二氧化碳和氨作汽提介质.尽管汽提介质不同,但设备主要结构根本一致.都是一台立式固定管板降膜式列管换热器.汽提塔高压局部由管箱短节球形封头、人孔盖、液体分布器、汽提管、升气管、管板等局部组成.低压局部由低压壳体、膨胀节、防爆板等组成.不同之处是氨汽提工艺的汽提塔管箱内装有使气、液充分接触的鲍尔环填料层；其次是氨汽提工艺的汽提塔上下结构对称,可以倒头使用,二氧化碳工艺的汽提塔不能倒头使用.由于生产中需要限制尿素溶液的液位,因此在汽提塔底部装有用钻60作为射线源的液位计测量限制装置.同时为了减少热量损失和预防设备或管道内可能发生的局部结

7、晶或局部冷凝而引起的腐蚀,整个设备及进出口管道须用保温棉保温,汽提塔的全部重量由焊接在膨胀节上方壳体上的支座承受.气提塔的结构总体上分为三个局部,上部是供出尿塔合成液与汽提气进行气液别离,其中的主要部件就是液体分布器,在每一根汽提管上部管口均对应一个液体分布器,该分布器结构其实非常简单,就是一根约600mm长的管子,管子下部靠近汽提管端每间隔120.有一个约2.5mm的小孔,这样设计的目的是为了保证每根汽提管均有合成液进入,预防“干管而引起汽提管超温,从而造成汽提管腐蚀加剧而损坏；中部就是汽提管了一般为31X6879X3;下部供汽提液与CO2H进行气液别离,其中的主要部件就是CO2分布器,该分

8、布器结构也非常简单,主要起到均布CO2气的作用.主要部件的结构特点如下：a.密封结构我国引进尿素生产装置中汽提塔的密封结构主要有：不锈钢齿形垫、纯钛透镜垫.这种结构具有耐腐蚀、密封性能好,结构简单,制造方便,能重复使用等优点.在引进的大型尿素生产装置中,包括汽提塔在内的几台高压设备密封结构,均采用螺栓拉伸器按要求预紧,在开车升温过程中,设备升温到120c时再进行热紧.螺栓拉伸器有液压和风动两种方式.无论是何种方式,在预紧、热紧的过程中都必须按顺序分几次对称均匀地预紧、热紧,以便使密封垫到达较为理想的密封效果.b.衬里尿素汽提塔结构与合成塔不同,只有高压管板、管箱和球形封头上才有衬里.衬里主要形

9、式有松衬里、爆炸复合衬里、堆焊衬里.衬里的材质主要有316LMOD不锈钢及工业纯钛.就目前应用而言,汽提塔多采用爆炸形式衬里.机械松衬里虽便于检漏,但制造工艺复杂,贴紧度差,不能承受较大温度、压力的波动.堆焊衬里虽能承受较大温度压力的波动,但制造需要专用焊接设备及消耗大量昂贵的焊材,本钱较高,并且衬里也不能检漏,因此应用较少.虽然爆炸复合衬里制造质量不易限制,不易检漏,但贴紧度好,制造本钱较低,所以应用较多.引进的CO2气提法的汽提塔多为8mnS的爆炸型316L不锈钢衬里,NH3气提塔多为5mnS爆炸型钛衬里.对于堆焊的纯奥氏体不锈钢衬里至少有3mm上厚度的堆焊层,以满足其耐腐蚀性能的需要.衬

10、里检漏管一般设在焊缝的上、下两侧,其作用是在制造、维修过程中来进行渗漏检查,生产过程中用来监测设备有无泄漏.c.液体分布系统液体分布系统是汽提塔的重要组成局部,其作用是保证介质均匀进入汽提管中形成连续均匀的液膜,以保证汽提效果.假设出现偏流,导致液体分布不均匀,就会降低汽提塔的汽提效率,从而影响生产,并造成对设备的腐蚀.为此后期引进的氨汽提尿素装置在汽提管上部又增加了十字分布器、溢流槽及填料层,以提升汽提效果.进入汽提塔的物料首先通过十字分布器进入溢流槽,由溢流槽内向外溢流,然后进入填料层(与气体充分接触),到填料层底部通过分布头上的三个均布的切向小孔进入汽提管内.来自于汽提管内的气体经过填料

11、层、溢流槽内的4个集气管,进入汽提塔顶部,从气相排出.从结构上看,切向孔比直孔能够使液体分布更为均匀,因此也就更为合理.分布器头制造安装应符合以下要求：(1)分布头小孔尺寸必须符合制造公差要求.(2)分布头上的3个小孔必须均布,光滑无刺,无油污,并处于同一标高.(3)分布器与汽提管连接处的接头尺寸符合公差要求,F4垫安装后不得有间隙,以免引起管头腐蚀.液体分布头与开气管组焊后同轴度应符合要求,以便于满足栅板安装的要求.(5)分布头与开气管组焊前应进行空气阻力降试验,要求每个分布头的阻力降数值与平均阻力降的数值差在平均阻力降的8%Z内为合格.大修后也应该做该试验,一般取不少于50个为试验基数.d

12、.汽提管目前汽提法(CO2汽提法、NH3气提法)尿素汽提塔换热管长一般为6m其尿素装置生产水平的大小一般由气体管数量多少而定.汽提管用材较早是316L、316LMO小锈钢,后来采用25-22(X2Cr25Ni22Mo2型不锈钢及工业纯钛,最近又出现了培材复合管.汽提管的制造、安装要求如下：(1)汽提管顶端外表密封面直径公差不大于0.1mm(2)汽提管端面水平高度之差CO2n提法要求不大于2mmNH3气提法要求不大于1mm(3)汽提管安装后垂直度偏差00.5mm/m而且03mm检查前应松开膨胀节紧固螺栓(可取中央管与周围管比拟测定).(4)管端应光滑无刺.(5)汽提管与管板的连接采用焊接,不采用

13、胀管连接.其原因一是预防因胀管造成的局部应力腐蚀；二是一旦管端泄漏,因管子与管板间有间隙,轻那么造成腐蚀管板,重那么进入蒸汽冷凝液造成的后果更为严重.e.平安附件汽提塔的平安附件是为了一旦汽提管破裂时,能释放低压侧内过高压力,以保证设备的平安.就采用形式而言有爆破板和平安阀两种形式.早期引进的COZ气提法工艺中的汽提塔都采用爆破板,后来引进的NH3汽提工艺中的汽提塔一般采用平安阀.爆破板有倒拱型和预拱型爆破板.引进的CO2气提塔爆破板采用倒拱型,其后国产尿素装置衬钛CO2n提塔采用的是预拱型爆破板.引进的CO2n提塔要求爆破板的直径大于100mm实际标准为200mm爆破压力为3.0MPa；国产

14、衬钛汽提塔爆破压力为3.1MPa；引进的NH3气提塔平安阀白起跳压力为2.89MPa爆破板的安装、使用和检修应注意以下各点：(1)爆破板应安装于壳侧蒸汽冷凝液最高液位以上.(2)与爆破板相连的排放管应引至车间(厂房)外,且管口向上.(3)由于工作压力的波动及板片材料的影响,介质对板片的腐蚀等因素,须定期更换爆破板.更换新爆破板安装前应清洁干净,并着色检查.(5)安装倒拱型爆破板前,应将刀口修钝.(6)假设自制爆破板,所选材料的成分性能都必须与原设计要求一致,要厚薄均匀,无缺陷,并经试验合格后才能使用.(7)安装爆破板时应预防装反或装错,紧固法兰螺栓应均匀.汽提塔的作用气提塔的作用是在与尿素合成塔同等压力下,在通入CO2H体的同时,加热合成反响液,促使合成反响液中的甲钱分解并逐出游离CO2ffiNH3然后将分解后CO2?口NH3tCO2®料气一起返回到高压冷凝器内.2对该设备的根本要求是：塔内气、液体进入气提管内要有良好的分布,能获得高的气提效果；CO2气提合成反响液后,溶液中氨含量减少,为预防设备被腐蚀,气提塔必须用相应耐腐蚀材料制造.气提塔为立式降膜式列管换热器,具上管箱内装有液体分布器,下管箱内装有CO2H体入口分布器和自控液位限制器.合成反响液从管口N12进入气提塔上