活性波纹填料组合体在硫磺制酸中的应用

彭学江， 何 喜， 冷继甬， 张 根

(1. 贵州开磷集团矿肥有限责任公司, 贵州开阳 550302； 2. 萍乡市群星化工陶瓷总厂, 江西萍乡 337000)

活性波纹填料组合体在硫磺制酸中的应用

彭学江1， 何 喜1， 冷继甬1， 张 根2

(1. 贵州开磷集团矿肥有限责任公司, 贵州开阳 550302； 2. 萍乡市群星化工陶瓷总厂, 江西萍乡 337000)

介绍了2套800 kt/a装置中采用活性波纹填料组合体对填料结构及装填方式进行优化调整。通过对比调整前后的填料性能、生产运行指标、装置产能、干燥塔出口水分、二吸塔出口酸雾、系统阻力降、风机透平蒸汽消耗及经济效益分析，发现采用高效活性波纹填料组合体使填料塔系统阻力减小、能耗降低、传质效率提高，比采用传统填料的硫酸产量最少提高10%以上，且各项指标明显改善，生产成本有效降低。

活性 填料 硫磺制酸 性能 经济效益

贵州开磷集团矿肥有限责任公司(以下简称开磷集团)主要生产磷酸一铵和磷酸二铵。现有5套硫磺制酸装置，总产能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制酸装置于2013年6月前相继建成并投产。三期2套800 kt/a制酸装置于2016年10月前相继建成并投产。对一、二期2套800 kt/a制酸装置的生产指标分析后，发现以下问题：① 干燥塔出口水分偏高；② 二吸塔出口酸雾偏高；③ 干燥塔、二吸塔压力降偏高；④ 拖动风机的背压式汽轮机中压蒸汽耗气量较大。开磷集团对上述问题进行详细分析，认为通过优化填料塔填料结构及装填方式，可解决以上问题。因此，在三期工程中，2套800 kt/a装置采用江西萍乡市群星化工陶瓷总厂的活性波纹填料组合体，并对填料结构及装填方式进行优化调整。结果表明：各项指标得到明显改善，生产成本有效降低。

1 填料调整前后的装填情况

填料调整前后装填情况见图1。

2 填料规格型号、技术参数及性能参数

2.1 调整前的填料性能

调整前所采用的JT76阶梯环填料性能见表1。

JT76阶梯环填料满足的条件是：① 耐热温度超过400 ℃；② 堆积密度为630 kg/m3；③w(Al2O3)为22%～24%；④ 吸水率小于或等于0.5%；⑤w(Fe2O3)小于或等于1%；⑥ 比表面积达75 m2/m3。

图1 填料调整前后装填情况

装填方式采用散堆，确保瓷环干净、裂纹数小于3条，裂纹长度小于10 mm，缺损部分不能超过1/4。

2.2 调整后的填料性能

调整后采用活性波纹填料组合体填料，活性波纹填料组合体特性参数见表2，活性波纹填料组合体规格型号及技术参数见表3，活性波纹填料组合体化学成分见表4。

表2 活性波纹填料组合体特性参数

表3 活性波纹填料组合体规格型号及技术参数

表4 活性波纹填料组合体化学成分 %

部分使用JT76阶梯环的参数与调整前一致。

装填方式：按相应尺寸沿塔壁装成规整尺寸后按要求装填，第二次与第一层错位45°，第三次与第二次错位45°，上一层与下一层错位45°，直至到相应的装填高度，最后装填阶梯环。

3 生产运行指标对比分析

由于硫酸装置较多，以调整前的硫酸一车间B套与调整后的硫酸二车间A套装置进行对比(2套装置产能均为800 kt/a)。

3.1 装置产能对比

2016年8—10月，开磷集团2套装置运行情况见表5。

3.2 干燥塔出口水分对比

2016年8—10月，开磷集团2套装置干燥塔出口水分见表6。

3.3 二吸塔出口酸雾对比

2016年8—10月，开磷集团2套装置二吸塔出口酸雾见表7。

表5 2016年8—10月开磷集团2套装置运行情况

表6 2016年8—10月开磷集团2套装置干燥塔出口水分

表7 2016年8—10月开磷集团2套装置二吸塔出口酸雾

3.4 系统阻力降对比

2016年8—10月，开磷集团2套装置干燥塔阻力见表8。二吸塔阻力见表9。

表8 2016年8—10月开磷集团2套装置干燥塔阻力

表9 2016年8—10月开磷集团2套装置二吸塔阻力

3.5 风机透平蒸汽消耗对比

2016年8—10月，开磷集团2套装置风机透平蒸汽消耗见表10。

表10 2016年8—10月开磷集团2套装置风机透平蒸汽消耗

硫酸一车间8月实际运行28 d，9月实际运行29 d，10月实际运行31 d；硫酸二车间8月实际运行28 d，9月实际运行29 d，10月实际运行30 d。

通过分析发现：硫磺制酸中，干燥塔及二吸塔填料从单独采用JT76填料改为活性波纹填料组合体与JT76阶梯环配合使用的填料，能够提高装置产能、降低干燥塔出口空气的水分含量、降低二吸塔出口酸雾含量、降低填料层的阻力、改善干燥吸收塔的酸分布效果，指标得以优化。

4 经济效益分析

4.1 直接效益

1) 2016年8—10月，硫酸二车间比硫酸一车间平均每天多生产硫酸223.91 t，直接生产费用按25元/t计算，建设投资(含低温回收装置)折旧22.5元/t，不计人工成本(开磷集团按产量计算工资)，每年可节约351万元。

2) 2016年8—10月，硫酸二车间比硫酸一车间平均少消耗3.82 MPa、 450 ℃中压蒸汽16.12 t/h，由于开磷集团蒸汽无外卖渠道，建有中压背压发电机组，节约的中压蒸汽能发电970 kWh,(中压蒸汽发电16.6 kg/kWh)、按照给开磷集团2016年的平均电费(0.5元/kWh)折算，节约电费485元/h，每年节约电费388万元。

4.2 间接效益

1) 开磷集团磷酸产能较大，按照前后系统的匹配，硫酸产能不能满足磷酸生产需求，由于系统阻力小，可以提供硫酸的产能约10%。

2) 干燥塔出口水分降低，使干空气中带入转化器的水分减少，减少催化剂粉化，延长了催化剂筛分时间。

3) 二吸塔酸雾降低，减少了环保压力。

4) 填料比表面积增加，孔隙率增大，分酸效果得以提高，有利于三氧化硫的吸收，从而延长了填料清理周期。

通过2016年8—10月生产情况来核算经济效益，使用活性波纹填料组合体装填干燥塔与二吸塔，相比单一阶梯环装填，其直接经济效益可增加739万元/a，而且也能取得较好的间接效益。

5 结语

将3塔采用高效活性波纹填料组合体与3塔采用散堆填料的比较可看出效益明显。高效活性波纹填料组合体的特点是比表面积大、空隙率大、有效传质面积大，因而填料塔系统阻力减小、能耗降低、传质效率提高、比采用传统填料的硫酸产量最少提高10%以上。此外，填料塔系统的维护少，操作弹性大。

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。

彭学江，男，贵州开磷集团矿肥有限责任公司副总工程师兼技术研发部部长、工程师，主要从事生成技术管理，新技术、新工艺、新设备及新材料的引进及应用。电话：13809446059；E-mail：pengxj7410@163.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)10-0021-03