浓硝酸装置漂白塔结构改造.pdf

'650化工机械2010年浓硝酸装置漂白塔结构改造高路+刘明玉李君(吉林化工学院)(中石油吉林化学工业股份有限公司化肥厂)(吉林吉化电石厂)摘要通过对浓硝酸生产的关键设备漂白塔生产能力较低原因的分析，在原塔基础上采用将塔头和上段合二为一、增加两块溢流板和改变上段塔板类型的方法进行改造。关键词漂白塔浓硝酸结构改造中图分类号TQlll．2文献标识码B文章编号0254_6094(2010)05m650旬2某厂浓硝酸装置始建于上世纪50年代，由前苏联设计，采用直接法合成浓硝酸生产技术，初期生产能力为15kt／a，经过多次改造和扩建，现生产能力已达到100kt／a。漂白塔是浓硝酸生产工艺中的最后一道工序，把经高压釜生成的浓硝酸中多余的N：O。等氮氧化物析出，生成浓度为98％的合格浓硝酸产品。浓硝酸的产品质量主要取决于漂白塔的结构。因此，改进漂白塔的结构对浓硝酸的生产具有十分重要的意义。1漂白塔基本概况1．1设备概况漂白塔由塔头、上段、中段和下段组成(图1)，其中塔头部分装有瓷环填料，上段是上下相问的弓形塔板和溢流塔板，中段和下段是锥形泡罩板。该塔规格为西840mm×16mm×9570mm；重量为4630kg；主体材料为铝和碳钢；塔内操作压力为5．5kPa水柱；工作温度为85—90℃；夹套试验压力为0．2MPa；介质为发烟HNO，和蒸汽。1．2原因分析随着生产规模的扩大，该塔生产能力较低，难以满足生产的要求，成为制约生产的“瓶颈”，致此结果的原因分析如下：a．塔头的填料结构和上段的弓形塔板结构使流体阻力增大，效率较低，传质、传热不充分，易结垢，且容易引发流体振动⋯；蒸汽人口氯化氮出口成品酸出口图1原漂白塔塔头及上塔结构b．塔头的瓷环填料容易破碎造成堵塞，增加了流体阻力，降低了效率，增加了能耗¨1；c．在该塔的中、下段，气、液相之间的交换方式是“水帘式”(图2)，该交换方式对塔的制造、安装水平度要求很高，如果制造、安装达不到要·高路，女，1963年11月生，教授。辽宁省吉林市，132022。 第37卷第5期化工机械651求，将难以形成“水帘”，漂白能力也会降低㈦。蒸汽图2水帘式塔板工作原理2漂白塔的改造2．1改造方案通过以上分析，经调研和设计计算决定在不改变工艺流程的情况下，对该塔进行改造。改造后的漂白塔将塔头和上段合为一体，即由上、中、下3段组成(图3)。回流口新型筛板冷凝液出口氧化氮出口-●‘冬、●-，，-．，甘】＼I’’＼II卜。。’上—1‘：}＼(j『／冷酸入口热酸入口蒸汽入口成品酸出口图3改造后漂白塔的上塔结构具体改造过程如下：a．去掉原塔头安装的瓷环，在改造后的上段回流酸入口管下方安装两块溢流板，改善了回流酸下流时的分布；b．在上段改变了冷酸及回流酸的入口位置，由原来的塔顶进入改为现在的塔侧进入；c．把上段的弓型塔板和溢流板改为新型筛板，共计8块。2．2改造效果传质传热效率提高，节能降耗。与原来漂白塔相比，改造后漂白塔塔内气液相分布均匀，接触更加充分，增大了液体的湍流程度，提高了传热效率，减少了蒸汽用量旧o。同时湍流程度的增加有利于氮氧化物从酸中析出。塔底成品酸和上段氮氧化物出口温度较原来漂白塔降低了2—3℃，既减轻了介质对设备的腐蚀，又减少了氮氧化物的冷凝负荷。减小了氮氧化物中的雾沫，提高了产品质量和产量。氮氧化物通过与筛板充分接触，使夹带的大量雾沫被浓硝酸吸收，且降低系统冷凝负荷，既节约蒸汽的用量又提高氮氧化物的质量，减少了浓硝酸的循环量，增产又节能。其生产能力由每台6．8t／h提高到8L／h，从而提高了漂白塔的生产能力。结构简单，重量轻，减少检修工作量。原来塔头内的瓷环量多且硅铁环容易腐蚀，在生产波动时易损坏，造成产品质量下降，维修不方便，原来的漂白塔每年检修2—3次，每次停车检修均需对塔内进行清洗置换，造成一定的污染，增加排污费用。改造后的溢流板采用高纯铝，不易腐蚀和损坏，使用寿命长，降低了检修费用和物料消耗。3结束语改造后的漂白塔，改善了工艺状况，满足了浓硝酸生产的技术要求，提高了产品质量和生产能力，实现了节能降耗，保证了设备长周期运行。参考文献1陈敏恒．化工原理(第二版)．北京：化学工业出版社，20022郑津洋，董其伍，桑芝富．过程设备设计(第二版)．北京：化学工业出版社，20053林爱光，阴金香．化学工程基础．北京：清华大学出版社．2008(收稿日期：2009·12舶)'