φ6600干燥塔吸收塔分酸装置的改造-中华塔器网

李小伟
(韶关冶炼厂设备工程部．广东韶关512024)
O 前言
分酸装置是硫酸干燥塔吸收塔的主要组成部分，其工作好坏直接影响填料的有效湿润面积和传质效率。分酸装置的均匀分酸是保证干燥塔吸收塔达到预期干燥、吸收效率的主要条件。理想的分酸装置不仅应分酸均匀，还应自由通气截面积大，操作范围大，不易堵塞，烟气中酸沫夹量少，并且要求使用寿命长，易于安装和拆卸。
韶关冶炼厂Ⅱ硫酸生产系统于1996年建造完工投产，干燥塔、吸收塔设计内径为~6600，采用了挂钩槽式分酸装置，使用普通耐酸铸铁材质。这种装置虽然结构简单可靠，但在使用过程中存在不少问题：加工、制造、安装难以达到要求；分酸点密度小，生产中易出现分酸不均，烟气中酸沫夹带严重，容易腐蚀下游设备；塔内管接口多，漏酸频繁，备件笨重，腐蚀量大，更换备件任务重，检修时间长，维修费用高；工艺操作范围小，吸收效率低。随着工厂的发展，冶炼能力不断提高，硫酸产量增大和环保要求进一步提高，这种早期使用的分酸装置之落后性日益显现，已严重制约生产的发展。为此，提出对分酸装置的改造。
1 分酸装置类型的选择
1．1 分酸装置的发展
随着硫酸工业的发展，分酸装置的技术在不断进步，不但种类上有所增加，由早期使用的挂钩槽式分酸装置发展到管式分酸装置，以及进一步的槽管式分酸装置，而且分酸装置材质也不断改进，由普通耐酸铸铁到304L、316L不锈钢，再到SX合金等。 20世纪90年代末，美国孟山都环境化学公司开发的槽管式分酸装置，克服了挂钩槽式分酸装置的分酸点不足、大型化困难等缺点，以及管式分酸装置普遍存在的出酸孔易堵塞和径向分酸不均、沿塔周喷淋密度偏小的缺点，具有分酸均匀、防堵塞、少酸沫夹带、低气体压降、耐腐蚀等特点，而且该槽管式分酸装置易于安装、检修和清理。但由于这种分酸装置材质采用SX合金，价格昂贵，因此，目前国内硫酸厂较少使用。
近年来，国内开发的阳极保护不锈钢槽管式分酸装置(简称阳极保护分酸装置)兼有槽式分酸装置和管式分酸装置的特点，并采用了316L和304L不锈钢施加阳极保护防腐技术，其价格远低于SX合金槽管式分酸装置，在烟气制酸装置中广泛使用，效果良好。阳极保护分酸装置分动压式和静压式两种 (即带压和不带压)，动压式分酸装置分酸槽密闭，安装容易，但难清洗、检查，不便检修。静压式分酸装置采用开式分酸槽，克服了动压分酸装置的上述缺点，但安装要求高。
1．2 分酸装置类型的确定
通过对各种分酸装置的价格、使用特性和工厂以后发展因素的综合考虑，结合我厂现在旧塔的实际运行情况，最终确定采用阳极保护分酸装置中的静压分酸装置。
2 阳极保护分酸装置的结构及原理
2．1 分酸装置的结构及原理
分酸装置由一根主酸管、7条分酸支管和7个分酸槽组成，分酸支管通过法兰连接到主酸管上，在法兰之间，安装了调节孔板。分酸槽的底板及侧面按一定距离布置了一定长度的降液管，降液管浸埋于填料堆中。分酸槽内的降液管入口处于同一高度，降液管出口平面内任意相邻的三根降液管出口呈正三角形排列(见图1)。该装置的分酸原理为：上酸管将浓硫酸引入主酸管，通过7条分酸支管将酸分配到7个分酸槽中，分酸槽降液管将酸喷淋到填料堆中。

2．2 阳极保护系统
阳极保护原理是把与硫酸接触的分酸装置之全部金属表面作为阳极，并且在酸管和分酸槽中设置阴极，通过硫酸形成电流回路，向分酸装置施加阳极电流，使其产生阳极极化，迅速通过致钝电位，进入钝化区并维持其电位在该区域。依靠在钝化区形成的钝化膜，降低其在浓硫酸中的腐蚀n]。阳极保护系统中除阳极外，还有阴极、参比电极、恒电位仪和导线等。
阳极保护装置中的阴极是与阳极构成电回路的辅助电极，主酸管和分酸支管均采用点式阴极，分酸槽及降液管采用棒状阴极。参比电极由控制参比电极和监测参比电极组成，用来测量分酸装置的电位，提供阳极电位信号。恒电位仪由可控硅整流器、比较放大器等元件组成，提供直流电源、控制及各种安全报警作用。导线分直流电回路导线和电位信号导线。
3 阳极保护分酸装置的特点
同其它分酸装置相比，阳极分酸装置具有以下特点。
①分酸点密度大，单位面积上分酸点可达41点／m ，降液管均匀布置于整个塔平面上，循环酸在填料中流动更加均匀，提高了填料表面湿润率，使填料有效面积显著增加。使用阳极保护分酸装置能进一步提高酸的吸收效率，优化生产工艺。 ②分酸槽内的降液管入口距槽底较高，防止降液管因酸泥等杂物堵塞。
③分酸支管入口设置了调节孔板，通过调节孔板的截流作用，使各分酸槽内的酸界面保持在同一水平面内，保证各分酸槽内降液管入口液位高度相同，流量一致。
④分酸槽设置了排酸装置，便于检修。停车后可方便、快捷地排尽槽内残酸，便于酸泥等杂物的清理、检查。
⑤在相邻分酸槽之间的不同位置设置了两条定位杆，定位杆由 50 mm×400 mm 的不锈钢管制成，以防止进酸时，分酸槽槽体因受冲击而发生抖动，产生位移，确保各分酸槽之间的平行度不会发生改变。
⑥ 分酸装置的主酸管、分酸支管和分酸槽、降液管分别采用了304L和316L不锈钢材料。304L和 316L属奥氏体超低碳不锈钢，具有较高的Cr、Ni含量和良好的化学稳定性，对酸有良好的耐腐蚀性，与普通耐酸铸铁相比，具有更长的使用寿命，并且降低了酸中杂质铁的含量，提高了酸的质量。
⑦ 阳极保护采用新型HD—A恒电位仪和微电脑控制，电流、电位信号全部实现了数字化与主控电脑联接，控制、操作简单明了。设备开车阶段的钝化过程缩短，减小了酸温以及酸浓度变化时对设备钝化膜的破坏程度。主控电脑上可以观察数据变化，实现智能化控制。
⑧ 主酸管、分酸支管、分酸槽和降液管均带有阳极保护，受酸腐蚀小，使用寿命可达10年，日常维修量少，维修成本低。
4 分酸装置的安装
本次改造在旧塔基础上进行，所以要在尽量不破坏塔体基础的前提下进行安装。原分酸装置采用两根管同时进酸，拆除后在塔臂上留下两个qb600 mm的圆孔。主酸管通过两个圆孔直接安装在塔体上，两头伸出塔外，与上酸管相连。分酸槽两端落在塔臂砖腿上，中间用四根双头螺栓吊杆，通过吊耳吊挂在钢管横梁上，横梁焊接在塔顶盖上。水平度和平行度是安装分酸槽的重要指标，将直接影响分酸装置的分酸效果，分酸槽的水平度和平行度分别通过调节吊杆螺母和移动横梁上的吊耳实现(见图 2)。水平度和平行度调节完成后，在分酸槽两端和砖腿之间垫上316L不锈钢垫片，横梁与吊耳点焊，相邻槽之间焊上定位杆。分酸槽利用吊杆吊挂，不仅能方便调节，而且能防止在自重和槽内酸重作用下分酸槽中部产生下垂变形，水平度发生变化，同时可以降低衬砖的受力强度。吊杆、吊耳、横梁采用 304L不锈钢材质，用3个螺母固定。

5 使用效果及经济效益
5．1 使用效果
改造后．干燥、吸收塔的分酸点密度从11个／ m 增加到41个／m2 ，喷淋面积达31．81 m 2。干燥塔酸温50℃ ，阳极电位0．93 V，实际电流 3．2 A。吸收塔酸温72℃ ，阳极电位1．30 V，实际电流3．5 A。分酸装置各部件设计合理，连接可靠，阳极保护控制系统参数稳定。使用分酸装置效果良好，达到预期目标，风量从原来的91000 m ／h上升到110000 m ／h，无明显酸沫夹带现象，干燥塔出口水分下降到0．07 g／m (标准0．1 g／m )，吸收率由原来的99．85％上升到99．98％。 5．2 经济效益
经过使用新的分酸装置，不仅提高了酸的产量和质量，减少了设备维护量，而且减轻了后面工序尾气处理压力，每年节约了用于尾吸的氨水2400 t，直接经济效益达100多万元，同时减轻了环境污染，具有良好的社会效益和环保效益。
6 结束语
实践证明，我厂Ⅱ硫酸干燥、吸收塔由挂钩槽式分酸装置改造为阳极保护不锈钢槽管式分酸装置的设计、制造、安装是成功的，阳极保护的配置是合理、可靠的。该分酸装置具有分酸点密度大，分酸效果好，防堵、耐用、重量轻、维修量小等优点，完全满足生产需要。
[参考文献]
[1]沈国栋，等．阳极保护槽管式分酸器的应用[J]．硫酸工业， 2004，(5)：30—31． A 43

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