含二氧化碳的稀氨水解吸塔的製作方法

2023-10-27 15:31:12 3

專利名稱：含二氧化碳的稀氨水解吸塔的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種含二氧化碳的稀氨水解吸塔，採用特殊結構的金屬規整填料的解吸精餾塔，用於廢稀氨水的提濃分離，特別適用於氮肥廠的合成氨和尿素系統的弛放尾氣以及銅洗、雙提水洗的副產稀氨水和弛放氣的解吸提濃。
在已有技術中，合成氨生產中有許多弛放氣中含有氨，每生產一噸合成氨可產生含氨濃度1.5-3.5％的稀氨水一噸左右，這樣的稀氨水全國每年約有一億噸，這些稀氨水除一部分用於氨水催化脫硫或配製碳化氨水外，大部分稀氨水白白地排放掉，既增加了生產成本，又汙染了環境。我國中型氮肥廠利用塔頂進料的氨解吸塔回收氨，濃度最高一般只能在18％左右，排放廢水中氨的濃度一般在0.5-1.0％，解吸效率低，能耗高，汙染嚴重，遠遠高於國家要求的氨排放濃度為0.02％的環保標準。
目前我國尿素生產系統中均設有塔頂進料的氨解吸塔以回收弛放尾氣中的氨和CO2，但目前氨解吸塔一般採用浮閥或泡罩板式塔，其傳質效率低、處理能力小、阻力大，無法滿足氨解吸的要求。通過浮閥板式塔解吸後得到氨的濃度一般也只能達到18％左右，含水量高無法滿足尿素合成的水平衡要求。根據這種情況，我們應用Process化工流程模擬軟體進行詳細的計算後發現，採用板式塔無論板數如何增加，當板數達到一定值後，塔頂氨濃度為一恆定值，該恆定值無法滿足生產工藝上回收氨的濃度要求。這是因為該類塔為塔頂進料，當進料板達到平衡時，塔頂出料氨的濃度由進料氨的濃度所決定。
本實用新型的目的是提供一種新型的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，能提高塔頂回收氨濃度，並使塔底排放廢水的含氨濃度達到國家環保標準。同時具有分離效率高、操作彈性大、全塔壓降低、蒸汽消耗少、操作穩定的特點。
為了實現該目的，本實用新型提供的含二氧化碳的稀氨水解吸塔主要包括稀氨水進料口是在解吸塔的中部；在進料口下面是汽提段，在汽提段中自上而下有進料液體分布器、帶斜齒的金屬波紋規整填料、蒸汽進口及氣體分布器；在進料口上面是精餾段，在精餾段中自上而下有精餾段液體分布器、帶斜齒的金屬波紋規整填料及液體收集器。應用Process化工流程模擬軟體進行計算機計算，可進行分離工程優化設計。
下面將結合對實施本實用新型的一實施例的詳細描述及其附圖的說明，對本實用新型的結構組成、工作原理及其優點作詳細介紹。
本實施例的附圖是


圖1是含二氧化碳的稀氨水解吸塔的主視剖面示意圖；圖2是液體分布器俯視剖面示意圖；圖3是液體收集器主視剖面示意圖；圖4是金屬波紋規整填料局部示意圖；圖5是氣體分布器主視剖面示意圖。
從
圖1至圖5所示，本實施例所示的含二氧化碳的稀氨水解吸塔主要由稀氨水進料口8、精餾段9、汽提段7、液體分布器3和5、帶斜齒的金屬波紋規整填料2、液體收集器4、蒸汽進口6、氣體分布器1、出料口11、回流液進口10、殘液出口12等部分組成。
稀氨水進料口8在塔的中部，進料口8與液體收集器4中的三通管17相通，三通管17的下端與進料液體分布器中的進液管22相通，原料稀氨水從塔的中部進入，經液體收集器4中的三通管17進入汽提段7，向下流入進料液體分布器3分布後勻布於帶斜齒的金屬波紋規整填料2上，與從蒸汽進口6進入的、經氣體分布器1分布後上升的蒸汽充分接觸，通過傳質和傳熱作用，使液相稀氨水中的氨和CO2不斷轉移到氣相；同時，氣相中的水蒸汽不斷冷凝到液相，從而實現稀氨水中氨和CO2的解吸，氨和CO2隨蒸汽往塔頂走，殘液往塔底走。原料稀氨水中的氨和CO2隨蒸汽往上進入精餾段9，部分提濃後的氨水從回流液進口10回到塔中。可根據生產上對塔頂氨濃度的要求來調節回流液的多少。回流的液體經精餾段液體分布器5、帶斜齒的金屬波紋規整填料2往下流，上升的氨、CO2及水蒸汽和下降的氨水再進行傳質、解吸。提濃後的氨從塔頂出料口11排出解吸塔。下降的液體經液體收集器4收集後和進料口8進來的原料一起經汽提段7的進料液體分布器3、帶斜齒的金屬波紋規整填料2和上升的蒸汽進行汽提，殘液從塔底殘液出口12排出解吸塔外。通過調節進入解吸塔的蒸汽量可以調節出口氨濃度。
排管式液體分布器3和5是由縱橫交叉的排管19和20組成，在排管19和20上有許多布液孔21。液體經進液管22流至排管19和20上，由各排管上的布液孔21排出勻布於填料面上。採用這種液體分布器，其結構簡單，液體通過排管底部的布液孔流在填料面上，分布均勻，自由截面大，孔分布密度為80-300個/m2，最佳為150-250個/m2，其分布密度高，強化了傳質效果。
帶斜齒的金屬波紋規整填料2是由垂直排列的兩面帶塗層的表面壓花的金屬波紋片23組成的盤狀圓柱體，每盤填料高度為40-300mm，最佳為100mm左右。波紋方向與塔軸傾斜角度為20°-60°，最佳為30°-45°。相鄰兩片金屬波紋片23波紋相反，在金屬波紋片23上每隔一定距離開有小孔24，孔徑為φ2-8mm，最佳為φ2-4mm。金屬波紋片23厚度為0.1-2mm，最佳為0.1-0.2mm。塗層厚度為10-50μ。填料層內基本無死角，提高了傳質效率。填料2上的塗層可以是環氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚中的一種。每盤填料直徑與塔直徑相配，填料與塔體之間無明顯縫隙，相鄰兩層填料交錯90度安裝。該填料比表面積為350m2/m3，是一般填料分離效率的4-5倍，空隙率高達96％。
液體收集器4是百葉窗式液體收集器。它由底環18、三通管17、託架16、收集槽15、收集板14及固定環13組成。該液體收集器可以減少裝置高度，同時可以將液體導入環形收集槽，起到導流與集液作用。氣體通過該液體收集器基本上不產生阻力。斜板與軸成一定角度。
氣體分布器1是文丘裡管式氣體分布器。上為進汽口25，下為擴散口28，中部最短管徑處為收縮口26，在收縮口26以下約50mm處直至擴散口28間開有擴散孔27，開孔率為15-20％，最好為15％；擴散孔27孔徑為5-10mm，最好為5mm。蒸汽進口6要插入解吸塔下部的殘液29中，蒸汽管口與文丘裡管式氣體分布器1上部進汽口25平齊或插入10-20mm。有一定壓力的蒸汽進入文丘裡管式氣體分布器1後，由於文丘裡管式氣體分布器1的收縮段產生一靜壓差，使蒸汽迅速沿文丘裡管式氣體分布器1向下並通過該分布器的擴散口28及管壁上的擴散孔27向上擴散，進入汽提段填料2，與汽提段下來的液相接觸。該氣體分布器具有分布均勻、通量大、氣體阻力小、湍動小、結構簡單的特點。
採用本實用新型的塔直徑為φ800mm含二氧化碳的稀氨水解吸塔，對氮肥廠合成氨銅洗和雙水洗兩處副產的稀氨水進行處理，每小時能處理20噸2.0％的稀氨水。經解吸塔分離後，塔頂氣體含氨濃度在有回流時，氨濃度＞30％，塔底殘液的含氨量＜0.02％，達到國家要求的排放濃度。含二氧化碳的稀氨水解吸塔的塔分離效率高，即使在無回流的情況下，塔頂氨濃度一般也能達到＞20％，最高可達26％，而塔底殘液的含氨量可控制在80ppm，最低可達20ppm以下。每年可減少氨水排放量約1270噸(折100％氨)。
全塔壓降低，僅為0.01MPa以下，阻力下降80％。塔的操作彈性大，進料氨含量在1.5-4.0％時各項指標均能達標。
本實施例的含二氧化碳的稀氨水解吸塔採用金屬規整填料，該填料是由垂直排列的兩面帶塗層的表面壓花的金屬波紋片組成的盤狀圓柱體，薄片上有小孔，相鄰兩片金屬波紋片的波紋相反，填料層內基本無死角，提高了傳質效率。此外，排管式液體分布器是採用多孔排管式液體分布，其結構簡單，使液體通過排管下部的布液孔勻布於填料面上，液體分布均勻、自由截面積大、孔分布密度高更強化了傳質效果。採用百葉窗式液體收集器可以減少裝置的高度，同時可以將液體導入環形收集槽，起了導流和集液的作用。氣體通道的自由截面積約為塔截面積的85％，使氣體通過該收集器基本上不產生阻力。塔底有氣體分布器，其蒸汽壓力是根據工藝要求確定的。蒸汽從底部向上走，加熱氣化原料中的氨和CO2，並且儘可能將排放的廢液中的氨和CO2提取，使排放廢液中氨的濃度符合國家環保的排放標準。這些結構特徵是本實用新型的主要特徵。
本實用新型由於採用了上述主要特徵所示的排管式液體分布器、帶斜齒的波紋金屬規整填料、百葉窗式液體收集器、增加的精餾段、塔下部有蒸汽進口和氣體分布器的結構，才能使本發明的含二氧化碳的稀氨水解吸塔達到提高塔頂回收氨濃度、塔底排放殘液達標的分離要求。
本實用新型與一般氨解吸塔相比，具有分離效率高、操作彈性大、全塔壓降低、操作穩定簡便的優點，且排放廢水能達到國家規定的標準以下，特別適用於氮肥廠合成氨和尿素生產系統中稀氨水的提濃。除能多回收氨外，還能節約能耗28％，降低塔阻力80％，增加處理廢氨水能力。應用Process化工流程模擬軟體進行計算機計算，可進行分離過程優化設計。
權利要求1.一種含二氧化碳的稀氨水解吸塔，包括進料口[8]、出料口[11]、殘液出口[12]、回流液進口[10]、進料液體分布器[3]、汽提段[7]，其特徵是進料口[8]是在解吸塔的中部，進料口[8]上面是精餾段[9]，在精餾段[9]中自上而下有精餾段液體分布器[5]、帶斜齒的金屬波紋規整填料[2]、液體收集器[4]，進料口[8]下面是汽提段[7]，在汽提段[7]中自上而下有進料液體分布器[3]、帶斜齒的金屬波紋規整填料[2]、氣體分布器[1]、蒸汽進口[6]，所述的精餾段液體分布器[5]和進料液體分布器[3]是排管式液體分布器，所述的進料口[8]是與液體收集器[4]中的三通管[17]相通，三通管[17]的下端與進料液體分布器[3]中的進液管[22]相通。
2.據權利要求1所述的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，其特徵是所述的排管式液體分布器[3、5]是由帶布液孔[21]的排管[19、20]組成，布液孔[21]的分布密度是80-300個/m2。
3.據權利要求1、2所述的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，其特徵是所述的排管式液體分布器[3、5]的布液孔[21]的分布密度是150-250個/m2。
4.據權利要求1所述的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，其特徵是所述的液體收集器[4]是百葉窗式液體收集器。
5.據權利要求1所述的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，其特徵是所述的帶斜齒的金屬波紋規整填料[2]上有塗層，該塗層是環氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚中的一種。
6.據權利要求1所述的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，其特徵是所述的氣體分布器[1]是文丘裡管式氣體分布器。
7.據權利要求1、6所述的含二氧化碳的稀氨水解吸塔，其特徵是所述的氣體分布器[1]的管壁上開有擴散孔[27]。
專利摘要本實用新型是一種含二氧化碳的稀氨水解吸塔。稀氨水從塔中部進入,上部是精餾段,下部是汽提段,精餾段中有排管式液體分布器、帶斜齒金屬波紋規整填料、百葉窗式液體收集器,汽提段中有文丘裡管式氣體分布器且管壁上有擴散孔,達到提高解吸塔頂出口氨濃度和塔底排放殘液達標的目的。具有分離效率高、操作彈性大、塔壓降低、操作穩定簡單的優點,特別適用於氮肥廠合成氨和尿素生產系統中稀氨水的提濃。
文檔編號B01D3/00GK2284638SQ97206799
公開日1998年6月24日 申請日期1997年3月24日 優先權日1997年3月24日
發明者賈春蘭, 殷雲龍, 陳彥明, 陸懋筠, 胡宏志, 朱永嘉, 劉乃鴻 申請人:化學工業部上海化工研究院, 南京化學工業(集團)公司氮肥廠