規整填料在變換飽和熱水塔中的應用

　　規整填料在變換飽和熱水塔中的應用

　　摘要：飽和熱水塔用于變換氣余熱的回收，是變換系統的關鍵設備，飽和熱水塔的內件，填料是化工生產中廣泛采用的傳質傳熱設備。規整填料替代散裝填料來提高水煤氣中的飽和度，可以大大降低設備直徑和填料高度。

　　關鍵詞：規整填料;飽和度;變換飽和熱水塔;煤氣生產

　　在水煤氣和半水煤氣的生產中，變換是將煤氣中的一氧化碳與水蒸氣在催化劑的作用下，轉變成二氧化碳和氫氣，它是一個消耗能量的單元。

　　為了充分利用能源，變換工段的主要能量回收設備是飽和熱水塔，它用于回收變換氣中熱量，預熱水煤氣，增加水煤氣的飽和度，以減少外供蒸汽量，其工作狀態直接關系到變換系統的能耗。另外，變換系統是一個具有腐蝕性的系統，對設備的傳質提出了更高的要求，設備的外形尺寸牽涉到投資問題。

　　1 在變換飽和熱水塔應用規程填料的原因

　　目前，國內飽和熱水塔中的填料以陶瓷和鋁質矩鞍環為主。我們公司在一期變換飽和熱水塔安裝中，采用的是傳統的方法，是散裝亂堆的瓷質鮑爾環填料。

　　生產過程中，氣液量的頻繁波動，使得塔中填料極易破碎、變形，造成填料碎片從箅子板上泄漏至塔底或被氣流帶到氣相出口管中，嚴重威脅熱水泵和壓縮機的正常運行，全塔的阻力逐漸上升。另外在相近的設計條件下，設備直徑和高度都較大，增加了設備投資。

　　設備經過多年的運行，系統每年大修，都要扒填料進行清洗，如果不清洗，系統的壓降要增大，原因：(1)煤氣較臟;(2)瓷環經過氣流的沖刷破碎，另外，人在較高的地方工作，存在安全隱患。

　　2 規整填料的選擇

　　在公司的二期技改擴建中，由于氣量的增加，如果選擇散裝填料的話，設備的直徑和高度將會增加很大，經過多方的考察和驗證，決定選用蘇爾壽的金屬波紋規整

　　填料。

　　設計條件：塔上段：工作壓力1.8MPa;水煤氣中的飽和度提至95%;氣體進料流量：13904Nm3/h;氣體進料溫度：

　　40℃;氣體組成(VOL%)：H2：53.48%;CO：21.83%;CO2：10.83%;O2：0.02%;N2：12.75%;CH4：1.09%;水進料流量：40t/h;水進料溫度：130℃;塔下段：工作壓力1.75MPa;氣體進料流量：16735Nm3/h;氣體進料溫度：40℃;氣體組成(VOL%)：H2：61.48%;CO：1.01%;CO2：26.02%;O2：0.00%;N2：10.59%;CH4：0.90%;水進料流量：27.3t/h;水進料溫度：130℃。

　　水力學計算如表1所示。

　　經過上述水力學計算，飽和熱水塔填料的選擇：

　　填料型號：蘇爾壽MellaPlus金屬波紋規整填料;上段填料高度：1700mm;最大液泛率：64%;下段填料高度：1700mm;最大液泛率：70%;塔徑：1100mm;壓降：1.01mbar;飽和熱水塔的總高度：13500mm。

　　3 規整填料在變換飽和熱水塔應用效果

　　此設備投入運行三年多，系統穩定，換熱效果好，先將運行數據列表如下：

　　設備運行數據如表2所示。

　　通過對運行數據的比較，可以看出規整填料換熱效率比較高提高了熱水塔效率，阻力較低，質熱交換較好，增加了變換系統自產蒸汽量，確保了系統的穩定，取得了良好的經濟效益。

　　4 結語

　　針對變換飽和熱水塔設備直徑較大、高度較高的問題，經過水力學計算，選擇蘇爾壽MellaPlus金屬波紋規整填料，有較好的氣液接觸能力，質熱充分交換，可以大大降低設備高度和直徑，壓降也較低，降低設備投資，降低維修時的安全隱患;不僅保證了設備變換飽和熱水塔的正常連續運轉與工藝系統的穩定運行，而且為公司節約了大量資金，創造了良好的經濟效益。

　　參考文獻

　　[1] 王志魁.化工原理[M].北京：化學工業出版社.

　　[2] 全國化工化學工程設計技術中心.站塔填料及塔內件工程設計選用手冊[S].

　　[3] 中國化工裝備總公司.上海工程技術大學塔填料產品及技術手冊[S].

　　[4] 劉乃鴻.工業塔新型規整填料應用手冊[M].天津：天津大學出版社.

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