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填料塔液體分布器的設計及應用
來源：swcmq（河北榮鷹整理發布） 時間：2019-04-23 12:18
1概述
?我公司在120kt/a合成氨、200kt/a尿素的擴產技術改造過程中，新增加了半水煤氣常壓脫硫塔，對變換氣脫硫塔進行了技術改造，更新改造了凈化342及收塔等填料塔，均由我公司承擔設計任務。在塔器溶液分布器的設計中，結合生產實際，靈活運用了溶液分布器設計的基本原則，在生產中收到了滿意的效果。本文對這些塔的液體分布器裝置設計進行總結， 以供同類型企業及相關行業改造設計時參考。
2填料塔液體分布器設計實例
2.1半水煤氣常壓脫硫塔
2.1.1設備規格
?φ5200mmX32860mm，內裝φ76mmX38mmX2mm聚丙烯階梯環填料，共分三層，每層填料高5m，每層380mm為整齊放置，上方亂堆。
?2.1.2液體分布器型式
?壓力排管式液體分布器(如圖1所示〉。其主要尺寸：主管》φ480mmX10mm；支管φ133mmX4.5mm，共16根，支管下方及與垂直方向成15°角位置，交錯開φ12mm的降液孔2040個，孔間距為20mm；主管下方與垂直方向夾角15°、30°、45°開6 排φ12mm的降液孔1440個。
圖1壓力排管式液體分布器
2.1.3主要特點
結構簡單，易于安裝，占用空間小，適用于帶有壓力（35?135kpa）的液體進料，其操作彈性為1:3。 在入塔管道上加設了過濾裝置，以防沉渣堵塞降液孔。由于過高的液量造成霧沬夾帶，而過低的液量造成分布不均勻，故將噴淋密度設計為45m3/m2 ^，每平方米塔截面積設計了 162個分布點。支管內液體流速取0.8m/s。根據流體流率及所要求的液位高度定出小孔直徑為φ12mm，共打孔3480個。
?該填料塔操作彈性大，氣量范圍25000? 51000m3/h，液體循環量580?1080m3/h，出口半水 煤氣的：H2S含量約10mg/m3，優于設計目標值 (50mg/m3)，且塔阻力僅為1.47kpa。
2.2變換氣脫硫塔改造
2.2.1原設備規格
?φ2800mmX26000mm，內裝φ76mmX38mmX2mm聚丙烯階梯環填料，高9m，填料上方1m設置一旋渦式噴頭，下段是空塔，設置兩組上下對噴共12個旋渦式噴頭。
2.2.2原運行狀況
?脫硫液分三股進塔，塔下段為空塔，傳質效率極低，卻分去了溶液總循環量的2/3，而上段有9m高的填料，溶液量卻只占總循環量的1/3，盡管靠噴頭閥控制填料段溶液量達120m3/h，經計算其液氣比 仍低于最小液氣比，噴淋密度為19.5m3/m2.h，填料段未充分發揮作用，塔出口硫化氫嚴重超標。 2.2.3噴頭及設備改造
?將三股進液改為一股進液，填料上方的液體分布器設計成星型雙排管式(如圖2所示〉，變換氣脫硫塔下部新裝66高階梯環填料，塔中間加一溶液再分布 器。填料塔的操作彈性取決于液體分布器的操作彈 性，故要求液體分布器具有較大的操作彈性。由于分布的液體量與液位管高度的平方根成正比，故依靠液位管高度的變化不能大范圍地改變操作彈性，因此將排管式液體分布器設計成雙層，每個支管正下方及 15。夾角位置交錯開對！)—的降液孔，同排上兩孔中 心距為20目。其特點是液體分配管為雙層，每層都有一排布液管，液位管為套筒式，內管與下層液體分配 管及下層布液管相通，而外管與上層分配管及上層布 液管相通。當液體進入內液位管時，下層布液管則有 液體自分布孔流出，隨著內液位管液面的上升，下層布液孔流出的液體逐漸增加，當液體上升到高出內液位管上沿時，多余的液體流向外液位管，此時上層布液孔會有更多的液體流出。若液體流量繼續增加，則外液位管液位增加，上層布液孔會有更多的液體流出，因而達到了噴淋密度加大的目的。這種雙層排管式液體分布器操作彈性可達1:8
圖2星型雙排管式液體分布
?該分布器既符合初期低負荷生產的需要，也滿足了高負荷生產的要求。出口氣體硫化氫平均含量 為3.6mg/m3，遠低于工藝指標（15mg/m3〉，從而解決了生產中的關鍵問題，收到了很好的效果。 2.3 co2 二次吸收塔
2.3.1設備規格
?φ2600mmX35460mm，內裝φ50mmX50mm的碳鋼八四內弧環填料128m3，分兩層裝填，每層高 12m，頂部除沬段裝720mm高填料。
2.3.2液體分布器型式及特點
針對本公司熱鉀堿溶液的性質，設計采用槽式液體分布器，它適用于高液量或易堵塞的場合，如圖 3所示。液體先流入主槽，依靠液位從主槽的倒梯形溢流孔分配至分槽中，部分也可從底孔流入分槽， 然后也依靠液位從長方形溢流孔流到填料表面。主槽設計為兩個，每個長2100mm、寬340mm、高 310mm，兩槽中心距900mm，主槽下底正對各分槽 位置打φ24mm、φ22mm φ20mm降液孔各14個，上沿正對分槽位置兩邊各開90mmX50mmX40mm的倒梯形溢流口。分槽為長1710mm、2300mm、 2420mm、2580mm各兩個，分槽寬140mm，高150mm，相鄰分槽間距為300mm分槽上沿開寬 20mm、深40mm的長方形溢流口，溢流口間距為 60mm，分槽槽底打州φ8mm的淚孔兩個。
圖3槽式液體分布器
2.3.3制作及安裝要求
?為保證槽式液體分布器的分布質量，除分布點數外，最重要的是各分布點具有相同的流量，為此要求溢流孔尺寸相同，且應處于同一水平面;一級槽液體分配要均勻，要保持各槽的水平度在0.3%以內， 以免形成槽兩端過大的液面落差；主槽降液孔以沖孔為宜，這樣不但能保證加工精度，而且加工速度 快。為避免設計加工失誤，分布器在進塔安裝前應進行分布性能試驗。
?對于熱鉀堿脫碳液，該分布器克服了管式分布器預膜困難、沖刷腐蝕使分布效果下降的缺點。在生產負荷變化較大的情況下，滿足了生產要求，其出co2含量小于0.3%，測算其操作彈性為1:4。
3結語
根據生產實際對填料塔溶液分布器進行了技術改造，實踐證明是成功的。氣體凈化以及各種物質 的分離，給填料塔提供了廣闊的應用天地，也對溶液分布器的設計提出了更高的要求，有待于不斷積累 經驗，積極探索，以適應生產發展的需要。
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