浅析规整填料在变换饱和热水塔中的应用

于宝香　姜腾飞　左晓琳　王祥刚

摘要：饱和热水塔用于变换气余热的回收，是变换系统的关键设备，饱和热水塔的内件，填料是化工生产中广泛采用的传质传热设备。规整填料替代散装填料来提高水煤气中的饱和度，可以大大降低设备直径和填料高度。

关键词：规整填料；饱和度；变换饱和热水塔；煤气生产

中图分类号：TQ113 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0060-02

在水煤气和半水煤气的生产中，变换是将煤气中的一氧化碳与水蒸气在催化剂的作用下，转变成二氧化碳和氢气，它是一个消耗能量的单元。为了充分利用能源，变换工段的主要能量回收设备是饱和热水塔，它用于回收变换气中热量，预热水煤气，增加水煤气的饱和度，以减少外供蒸汽量，其工作状态直接关系到变换系统的能耗。另外，变换系统是一个具有腐蚀性的系统，对设备的传质提出了更高的要求，设备的外形尺寸牵涉到投资问题。

1 在变换饱和热水塔应用规程填料的原因

目前，国内饱和热水塔中的填料以陶瓷和铝质矩鞍环为主。我们公司在一期变换饱和热水塔安装中，采用的是传统的方法，是散装乱堆的瓷质鲍尔环填料。生产过程中，气液量的频繁波动，使得塔中填料极易破碎、变形，造成填料碎片从箅子板上泄漏至塔底或被气流带到气相出口管中，严重威胁热水泵和压缩机的正常运行，全塔的阻力逐渐上升。另外在相近的设计条件下，设备直径和高度都较大，增加了设备投资。

设备经过多年的运行，系统每年大修，都要扒填料进行清洗，如果不清洗，系统的压降要增大，原因：（1）煤气较脏；（2）瓷环经过气流的冲刷破碎，另外，人在较高的地方工作，存在安全隐患。

2 规整填料的选择

在公司的二期技改扩建中，由于气量的增加，如果选择散装填料的话，设备的直径和高度将会增加很大，经过多方的考察和验证，决定选用苏尔寿的金属波纹规整

填料。

设计条件：塔上段：工作压力1.8MPa；水煤气中的饱和度提至95%；气体进料流量：13904Nm3/h；气体进料温度：40℃；气体组成（VOL%）：H2：53.48%；CO：21.83%；CO2：10.83%；O2：0.02%；N2：12.75%；CH4：1.09%；水进料流量：40t/h；水进料温度：130℃；塔下段：工作压力1.75MPa；气体进料流量：16735Nm3/h；气体进料温度：40℃；气体组成（VOL%）：H2：61.48%；CO：1.01%；CO2：26.02%；O2：0.00%；N2：10.59%；CH4：0.90%；水进料流量：27.3t/h；水进料温度：130℃。

水力学计算如表1所示。

经过上述水力学计算，饱和热水塔填料的选择：

填料型号：苏尔寿MellaPlus金属波纹规整填料；上段填料高度：1700mm；最大液泛率：64%；下段填料高度：1700mm；最大液泛率：70%；塔径：1100mm；压降：1.01mbar；饱和热水塔的总高度：13500mm。

3 规整填料在变换饱和热水塔应用效果

此设备投入运行三年多，系统稳定，换热效果好，先将运行数据列表如下：

设备运行数据如表2所示。

通过对运行数据的比较，可以看出规整填料换热效率比较高提高了热水塔效率，阻力较低，质热交换较好，增加了变换系统自产蒸汽量，确保了系统的稳定，取得了良好的经济效益。

4 结语

针对变换饱和热水塔设备直径较大、高度较高的问题，经过水力学计算，选择苏尔寿MellaPlus金属波纹规整填料，有较好的气液接触能力，质热充分交换，可以大大降低设备高度和直径，压降也较低，降低设备投资，降低维修时的安全隐患；不仅保证了设备变换饱和热水塔的正常连续运转与工艺系统的稳定运行，而且为公司节约了大量资金，创造了良好的经济效益。

参考文献

[1] 王志魁.化工原理[M].北京：化学工业出版社.

[2] 全国化工化学工程设计技术中心.站塔填料及塔内件工程设计选用手册[S].

[3] 中国化工装备总公司.上海工程技术大学塔填料产品及技术手册[S].

[4] 刘乃鸿.工业塔新型规整填料应用手册[M].天津：天津大学出版社.

作者简介：于宝香（1970—），女，山东烟台人，烟台巨力精细化工股份有限公司助理工程师，研究方向：煤气化和气体净化处理系统；姜腾飞（1983—），男，山东烟台人，烟台巨力精细化工股份有限公司助理工程师，研究方向：化工工艺系统；左晓琳（1982—），女，山东青岛人，烟台巨力精细化工股份有限公司助理工程师，研究方向：化工工艺系统；王祥刚（1981—），男，山东日照人，烟台巨力精细化工股份有限公司工程师，研究方向：DCS、ESD、PLC、仪表自动化、电脑网络办公自动化及监控系统。

（责任编辑：刘 晶）