二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装.pdf

二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装 杨彦1 詹磊2 周茂贤1 1 广西博世科环保科技有限公司 南宁 530007 2 广西大学轻工与食品工程学院 南宁 530004 Material selection manufacture and installa tion of chlorine dioxide absorption tower YANG Yan1 ZHAN Lei2 ZHOU Mao xian1 1 Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co Ltd Nanning 530007 Guangxi China 2 College of Light Industry and Food Engineering Guangxi University Nan ning 530004 Guangxi China 杨彦 工程师 主要从事制浆 造纸 工业水处理的设备技 术管理和项目改造工作 摘要 介绍了 二氧化氯吸收塔结构 对各部位材料的选用进行探讨 重点对 陶瓷填料的选择进行了对比 并阐述了 二氧化氯吸收塔制造安装的要点 表明 可以制造出价格合理 经久耐用的二氧化氯吸收塔 关键词 二氧化氯 吸收塔 材料 陶瓷异鞍环 Abstract The structure of chlorine dioxide absorption tower and material selection principles were introduced The emphasis is to compare the selection of ceramics packing The key points of manufacture installation for chlorine dioxide absorption tower were discussed It has indicated that the durable absorption tower can be manu factured with reasonable prices Key words chlorine dioxide absorption tower material ceramics super saddle ring 中图分类号 TS733 5 文献标志码 B 文章编号 1007 9211 2010 10 0073 04 吸收塔 是化工类企业常用设 备 其在二氧化氯制备行业中广泛 应用 由于二氧化氯溶液具有强氧 化性 对吸收塔的材料选用和制造 安装方面有一定的要求 1的二氧化氯吸收塔的结构 1 1的二氧化氯吸收塔的主要作用是 将从间接冷凝器过来的二氧化氯混 合气体通过与从冷冻机组过来的5 7 的冷冻水在塔内混合降温 成为 一定浓度的二氧化氯水溶液 供纸 浆漂白使用 1 2的二氧化氯吸收塔主要由塔体 喷淋装置 填料 分布器 支承板及 气 液进出口等部件组成 其结构见 图1 1 3的二氧化氯吸收塔属于填料塔 具有结构简单 容易加工 便于用耐 腐蚀材料制造 以及压降小 吸收效 果好 装置灵活等优点 2的二氧化氯吸收塔的制造 生产 实践7PRodUcTion 2010 May 2010 Vol 31 No 10 China Pulp Paper Industry 3 2 1的塔体的制造 2 1 1的材料的选用 二氧化氯吸收塔的塔体较高 一般在13 15m 要求具备较高的强 度和刚度 因而材质选用尤其重要 玻璃钢具有一定的刚性 较易成 型 质量轻 强度高 耐腐蚀等 其相 对密度为1 5 2 0 比钢轻3 4倍 而强度却比钢高1 7倍 因此 玻璃 钢机械性能和物理性能好 是制作 二氧化氯吸收塔理想的复合材料 根据二 氧化氯行业设备的特 点 材料必须耐二氧化氯强氧化性 的腐蚀 一般的玻璃钢材质不能满 足使用要求 因此选用耐强氧化剂 酸 碱 性能好和结构强度高的环氧 乙稀基酯树脂 如可采用美国陶氏 Derakane470及国产MFE 2为基 表1 塔体的分层与材料组合 1 2 3 4 序号名称 耐腐蚀层 抗渗漏层 结构层 防老化层 3 2 按强度设计要求 1 厚度 mm 工业级别C型玻璃钢纤维表面毡 E型玻璃钢纤维短切毡 工业级别C型玻璃钢纤维表面毡 E型玻璃钢纤维短切毡 工业级别E型玻璃钢纤维方格布及布带 E型玻璃钢纤维短切毡 组合材料 图1 二氧化氯吸收塔 ABCD E F G H I J 1 2 3 4 5 6 7 1 喷淋管 2 布水器 3 塔体 4 支撑板 5 支撑座 6 储液槽 7 填料 A 进气口 B 视镜 C 冷冻水入口 D 排气口 E 回 液口 F 进气口 G 送液口 H 排放口 I 人孔 J 溢流口 材 结合中碱无捻方格布增强材料 制成设备塔体及各种部件 催化剂 可用过氧化乙酮 促进剂用环烷酸 钴 纤维选用工业级别C型和E型的 玻璃钢纤维表面毡 短切毡以及玻 璃纤维布 布带 2 1 2的塔体制造要点 1 材料的组合 二氧化氯吸收塔的塔体结构采 用了优化组合的设计 塔壁采用四层 复合结构 分别是 耐腐蚀层 抗渗漏 层 结构层及防老化层 各层通过选 择不同的材料进行组合 如表1所示 使它们具备不同的功能作用 在达到 最佳效果的同时能降低设备造价 2 接口安装 塔体的加强及表 面处理 二氧化氯吸收塔的渗漏点主要 来自接口 因为接口是后补上去的 所以玻璃钢接口的安装从铺层 尺 寸 补强等多方面都必须严格按照 国家及行业相关的技术标准进行 DN50以下的接口须设加强筋板 二氧化氯吸收塔的塔体较高 塔体应设置多个环形加强筋 提高 塔体的强度和刚度 保证设备长期 安全使用 塔板的内表面需进行 赶气处 理 以提高表面树脂的致密性 提高 抗渗性能 外表面树脂加入紫外光 线吸收剂 增强抗老化性能 2 2的塔内件的选择及制造 2 2 1的填料支撑装置 二氧化氯吸收塔对填料支撑装 置的基本要求是 要有足够的强度 以支撑填料的重量 能够提供足够 大的自由截面 尽量减少气液两相 的流动阻力 有利于液体的再分布 耐腐蚀性能好 便于用各种材料制 造 以及便于安装拆卸 以往填料塔常用的支撑装置结 构型式为栅板结构 其结构如图2 其特点是结构简单 自由截面积大 金属耗量不大 但由于其结构支撑 形式为平面 使用中存在以下两个 缺点 如果使用不当 会给生产带来 弊病 1 1 气体和液体必须逆向通过同 一处开孔 常常导致板上积累一定高 度的液层 甚至在液量很少时也会发 生这种现象 导致气流阻力很大 2 通道易被第一层卧置的填料 所堵塞 因而降低了实际流通面积 目前 在填料塔中 气体喷射式 支撑装置应用较为广泛 其结构如 图3 气体喷射式支撑装置特点 工 作时的自由截面大于填料层的自由 截面 由于支撑板几何形状的凹凸 给气体和液体提供了不同的通道 气 体通道基本不走液体 因而有最大 的生产能力和较小的压降 避免了 液体的再循环和夹带 装入填料后 仅有一部分开孔被填料所堵塞 可 提供超过100 的自由截面 气体容 易进入填料层内 液体也可以自由排 出 既避免了液体在板上的积聚 又 利于液体均匀再分布 塔内气液传 生产 实践 PRodUcTion8 2010 第31卷第10期 2010年5月 4 950mm 因此 吸收塔的填料选用 陶瓷异鞍环散堆填料比较适合 并 采取 50mm与 25mm的异鞍环组 合填料 2 2 3的喷淋装置和液体分布器 塔的无规则摇动会使液体分布 器分布性能下降 使液体分布器溢 流 导致塔的效率大幅度下降 采用 管式分布器可避免此类事故发生 考虑到二氧化氯的腐蚀性 冷冻水 的喷淋装置由两根十字交叉的玻 璃钢管组成 冷冻水分布器采用多 面易于被液体润湿 只有润湿的表 面才是气液接触表面 生产能力大 气体压力降小 因此要求填料层的 空隙率大 不易引起偏流和沟流 还 要经久耐用 具有良好的耐腐蚀性 较高的机械强度和必要的耐热性 取材容易 价格便宜 陶瓷散堆填料具有优异的耐高 温 耐磨 耐腐蚀 抗蠕变性能 能 耐除氢氟酸以外的各种有机酸 无 机酸及有机溶剂的腐蚀 可在各种 高温 低温场合使用 并且价格便 宜 具有很好的表面润湿性能 陶瓷异鞍环 图4 填料是在矩 鞍环 图5 填料的基础上加以改进 的新型填料 中部有两道环形加强 筋 将矩鞍填料的平滑弧形侧面改 为锯齿形或波纹凸起的侧面 并增 加了两个开孔 使填料内外表面沟 通增加液体的自由通道 在填料床 层内 增加了填料间接触的空隙 使 之更有利于气体和液体在填料层中 的流动和扩散 所以比矩鞍环的处 理能力高 压降小 传质性能及流体 力学性能都有所改善 相应的流体 力学特性对比情况见表2 2 从表2可以看出 异鞍环在压 降 载点 泛点 压降填料因子 泛液 填料因子等方面 均优于矩鞍环 3 二氧化氯有很强的腐蚀性 二 氧化氯吸收塔直径不大 760 质良好 塔的工作效率极高 对生产 极为有利 所以 二氧化氯吸收塔选 用气体喷射式支撑装置较为适宜 材质选用钛合金 以防止二氧化氯 的腐蚀 2 2 2的填料的选用 二氧化氯吸收塔对填料的基本 要求有 传质效率高 要求填料能提 供大的气液接触面 并要求填料表 图4 陶瓷异鞍环 图2 栅板结构支撑装置 图3 气体喷射式支撑装置 表2 50陶瓷矩鞍环与 50陶瓷异鞍环流体力学特性数据 喷淋密度 m3 m h 5 10 15 20 25 空气 水 测定 系统 压降填料 因子 m 1 试验值 101 115 113 117 118 50 矩鞍 95 94 95 92 92 50 异鞍 泛液填料 因子 m 1 试验值 208 233 227 225 241 50 矩鞍 167 191 197 189 199 50 异鞍 载点 压降 mm水柱 m填料 30 2 30 5 31 4 31 8 32 4 50 矩鞍 26 5 27 27 5 27 8 28 2 50 异鞍 空塔气速 m s 1 75 1 70 1 64 1 58 1 53 50 矩鞍 1 87 1 82 1 75 1 70 1 67 50 异鞍 液泛点 压降 mm水柱 m填料 119 121 123 126 127 50 矩鞍 117 119 123 124 127 50 异鞍 空塔气速 m s 2 70 2 60 2 48 2 31 2 23 50 矩鞍 3 03 2 91 2 77 2 64 2 50 50 异鞍 图5 陶瓷矩鞍环 生产 实践7PRodUcTion 2010 May 2010 Vol 31 No 10 China Pulp Paper Industry 5 槽组合堰板结构 用钛合金加工而 成 2 3的吸收塔的安装 由于塔节的对接 塔的基础及 热变形等因素的作用 塔不可能做 到绝对垂直 因此使塔产生了垂直 度偏差 在填料塔填料层内 液体受重力 的作用趋于垂直下流 因此若塔有 倾斜 液体将优先流向倾斜的下一 边塔壁 另一边液流小 气体则优先 流向倾斜的上一边塔壁 结果导致 填料层内的气液分布不均 吸收效 率下降 填料塔静压液体分布器的 水平度要求很高 应在塔安装就位 后现场安装 以避免塔垂直度对分 布器等水平度的影响 安装后 塔的垂直偏差要求不 超过25m m 法兰垂直偏差不超过 0 5 水平偏差不超过0 8mm 收稿日期 2010 02 04 塔体的垂直度达到安装要求 后 再往塔体内装填料 在气体喷 射式支撑装置上先充装一层 50异 鞍环 然后再充装一层 25异鞍环 25异鞍环充装的高度约是 50异 鞍环的8倍 采用该种填料组合方式 不但能让二氧化氯混合气与冷冻水 在 25异鞍环填料层内充分接触 还可以使混合后的二氧化氯水溶液 较容易通过 50异鞍环填料层 3的结论 塔 体结构采用优化组合的设 计 由四层复合结构组成塔壁 根 据各结构层不同的作用与特点 选 择环氧乙稀基酯树脂为基材 结合 不同规格的中碱无捻方格布增强材 料 以过氧化乙酮作催化剂 环烷酸 钴作促进剂 科学合理地搭配 按国 家的制造标准 就能制造出既达到 工艺使用要求 又能降低设备造价 的二氧化氯吸收塔塔体 内件选择气体喷射式支撑装置 作为填料的支撑装置 获得最大的 生产能力和较小的压降 同时 采用 25异鞍环和 50异鞍环按一定的 比例组成填料层 大大提高了吸收 塔的工作效率 气体喷射式支撑装 置 喷淋装置和液体分布器都用钛 合金制作 能防止二氧化氯的强烈 腐蚀 参考文献 1 欧阳允功 徐立群 填料塔中填料支承装 置的选择 J 化工设备设计 1995 8 10 2 南化公司研究院新型填料组 NPJ 202异 鞍填料试验报告 J 硫酸工业 1984 3 3 苏文让 新型填料异鞍环在硫酸挖潜改 造中的应用 J 陕西化工 1990 5 生产 实践 PRodUcTion8 2010 第31卷第10期 2010年5月 二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装 作者 杨彦 詹磊 周茂贤 YANG Yan ZHAN Lei ZHOU Mao xian 作者单位 杨彦 周茂贤 YANG Yan ZHOU Mao xian 广西博世科环保科技有限公司 南宁 530007 詹磊 ZHAN L