孟山都公司硫酸生产新技术

孟山都公司硫酸生产新技术 孟山都公司硫酸生产新技术 孟山都公司 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和建设硫酸装置已有80年的历史。本文概括了用于硫酸装置的一些先进产品。这些产品综合了孟山都公司的技术和经验，其中包括塔、分酸器、WavPak填料、ZeCor耐腐蚀合金、丝网垫、除雾器和热回收系统(HRS)。 1 塔设计 1.1 理解工艺 在酸塔的设计中，理解工艺是第一步，也是最为关键的一步。如果不需增产的话，以同样的方法更换一座塔是非常简单的过程。但是，情况很少如此。大多数塔是在投入使用若干年后进行更换。在多数情况下，装置的能力提高了，所以大多数经营者想在更换塔的同时提高设备的生产能力。为了满足这一要求，必须对装置进行全面的分析，以确保其它设备能够适应能力的提高。重要的是，客户应该理解提高生产能力所需的装置性能。所以，只有对成本/效益进行分析并有一个清晰的理解之后才可制定决策。孟山都公司已设计和建设了几百套硫酸装置，这一独特的经历使得他能够——理解工艺。 1.2 总体设计 一旦决定要更换塔，塔的设计特点就成为孟山都技术区别于其它现行技术的特征。孟山都公司的合金塔见图1。在设计过程中，孟山都公司主要考虑以下因素，以确定各塔的最终结构: a. 气体分布; b. 吸收或干燥效率; c. 酸分布效果; d. 雾沫的产生和控制; e. 低压降; f. 塔和填料支撑的结构完整性; g. 容易入塔维修; h. 价格/效益分析。 当考虑和比较现硫酸工业现有技术以及对上述因素的所产生的影响时，需进 1 行全面的分析。孟山都公司很高兴能借此机会对这些问题进行详述。 图1 孟山都公司的合金塔 1.3 塔填料 瓷矩鞍填料性能良好，多年来一直用于硫酸工业。为提高其综合性能，进行了不断地努力并已取得一定的进展。一些供货商目前提供的瓷填料具有较好的性能特征。最值得一提的是，与传统的填料设计相比，填料床的压降可减小50%。然而，这种改进是要付出代价的。高性能填料的价格可能是传统瓷填料的200%。 根据详细的分析，如果急需提高现有塔的生产能力，这一附加效率的价格显然是合理的。 规整填料具有更大的比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面积，因而可提供更为有效的气液分布。另外已证实，这类填料对于传统填料是一种价格合理的替代品。可用它作为填料支撑上的第一层填料(如果支撑系统没有足够的通气面积而达到理想的分布的话)。 能够彻底解决这类填料缺陷的是孟山都公司的新型填料Wave-Pak(见图2)。Wave-Pak是一种瓷填料，其压降较传统的76mm矩鞍填料显著降低，而效率不变，价格也非常适中。Wave-Pak填料还具有很高的机械强度，完全无孔隙，耐硫酸腐蚀。 图2 Wave-Pak填料 2 1.4 填料支撑 在任何塔内，填料支撑对于其总体性能都是至关重要的。开孔面积应大于65%。传统设计采用砖拱，铝镁合金梁和十字环或格栅板。在美国，许多塔采用自支撑式瓷球拱(见图3)。在大多数情况下，这种支撑的开孔面积并不大于传统的拱形结构，而且许多时候并不能满足价格/效益要求。这种支撑的缺点是:(1)安装时间长(一般为1周或更长);(2)砖之间的配合极其严密。 图3 瓷球拱(请注意其装配的复杂性) 一种更为有效的方法是采用合金格栅支撑。合金格栅支撑的开孔面积大于80%，因此不需要铺规整填料、铝镁合金梁或十字隔板环。合金格栅可在制造厂预先制作，然后分块运至现场。几个小时便可完成在塔内的安装。合金格栅可用于砖塔或合金塔，安放在砖凸台或壳体上所焊接的合金支架上。格栅的开孔面积是所有支撑中最大的，可确保填料床内气体分布最佳。已有几座砖塔改用合金格栅支撑以提高塔性能。至今为止，孟山都公司已建造了30多座采用合金格栅的塔(见图4、5)。 图4 从塔底向上看到的合金格栅 3 图5 从分酸器向下看到的合金格栅 1.5 气体分布 大多数塔在设计时都要考虑防止在塔底支撑界面处发生液泛。孟山都公司通过优化塔的尺寸来降低投资。尽管液泛对所有塔都是一个潜在的问题，但高效设计对操作中的液泛并不敏感，即使这些塔采用较大多数传统塔设计更高的气速进行操作。 解决气体分布不均的正确方法是，将气体进口速度头与压降进行比较，选择合适的进口管尺寸，以尽量减少气体的分布不均。如果进口管尺寸合适，安装填料时就不必非常严格。在某些情况下，也可考虑采用双侧气体进口。双侧进口通常只用于大装置，而且即使是大装置也不一定用。如果按照这些简单的原则进行设计，就可实现正确而均匀的分酸，塔将有效地运行多年。 1.6 酸分布器 尽管设计不当的气体入口和填料支撑确实会造成分布不均，但主要的事故原因是塔内所用的分酸系统。多年来，广泛使用铸铁系统。铸铁分酸器虽可提供均匀的分布，但却是以塔填料高度为代价的——填料被用于再次分酸。曾作过一个简单的测试，将采用传统铸铁分酸器与采用孟山都公司合金槽式分酸器的塔性能进行比较。在试验过程中，塔内安置许多热电偶，画出气体主体温度沿塔截面的分布曲线。对铸铁系统和孟山都公司合金槽式分酸器进行了同样的测试。测试结果如图6所示。 4 图6 塔内气体温度分布 如图所示，在一定的气体流量下，总体性能是分酸效果的直接结果。采用铸铁系统时，塔壳体温度急剧升高，这 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 分酸效果很差。正确的分酸消除了温度分布曲线上的边缘效应，这表明气体分布不是主要问题。在任何塔内，良好的分酸对于确保最佳塔性能和下游设备的长期使用都是极其重要的。选择分酸系统必须非常慎重。现有的分酸技术包括铸铁槽式分酸器、管式分酸器和合金槽式分酸器。 经过广泛的试验室试验和中试，孟山都公司的合金槽式分酸器于1987年第一次投入市场。这种分酸器设有一系列的槽，由上部的总管供酸(见图7)。槽系统不仅分酸性能卓越，而且具有压降低、容易安装和使用寿命长等优点。 图7早期的合金槽式分酸器 1998年，孟山都公司在槽式分酸器的基础上又开发了UniFlo合金槽式分酸器(见图8)。这种分酸器集中了早期槽式设计的所有优点，并作了结构上的改进，因此非常具有竞争力，甚至可与铸铁分酸系统相比。 5 图8 新一代UniFlo槽式分酸器 UniFlo分酸器的优点有: a. 塔边缘的完全覆盖。这意味着气体通过填料时不会发生沟流，而这种现象在铸铁分酸器、复合分酸器系统时有发生。 b. 覆盖面积大意味着需要的填料少(分酸点密度的增加也可降低填料高度)。因此塔的压降减小，在某些情况下可提高生产能力。这一结果已在迄今为止的200多套装置中得到证实。 c. 严格的制造公差可确保每一根下降管处于同一水平面上，从而达到均匀分酸。 d. 占据的塔截面甚小，因此降低了气速，减少了雾沫的产生。 e. 腐蚀速率小于0.025mm/a，使用寿命为20年以上。 f. 槽的重量轻，易于安装和处置。 g. 不需维修。 h. 可用于新建装置或老厂改造。 2 合金材料 孟山都公司开发的新型奥氏体不锈钢ZeCor，为其用于w(HSO)93%,99%24浓硫酸的合金家族又增添了新的一员。ZeCor由孟山都公司独家供应。ZeCor的腐蚀速率小于0.025mm/a，取决于酸浓和酸温(见图9)。对ZeCor进行了广泛的腐蚀性和加工性能试验，其结果令人满意。由ZeCor制作的分酸器、管路系统和其它设备已经运行了10个月或更久，腐蚀结果相当于或优于试验室结果。 6 图9 ZeCor等腐蚀曲线 ZeCor在许多方面优于其它合金，如: a. 价格低; b. 板材厚度不再仅限于几种 规格 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 。由于可减小所需材料的腐蚀裕度，充分利用了其耐腐蚀的优点。 c. 成熟的专利焊接工艺为碱性气体保护钨极弧焊(GTAW-TIG)，采用ZeCor熔化焊丝。焊缝根据ASME标准 ? 程序检测合格，可保持整体耐腐蚀性。 d. 可焊性优于其它奥氏体不锈钢，因此装置维修人员很容易在现场进行修理。 ZeCor不锈钢的供货形式为: 板材和盘条 厚3,10mm; 定尺 宽1.8m×6m或9m 管和管接头 25,600mm 生产能力 孟山都公司库存供货。 ZeCor可用于制造下列酸厂设备或部件: 塔器、接管口、泵槽、丝网垫、管路系统、除雾器、UniFlo分酸器、涡流破碎器、过滤器、孔板、热电偶套管。 3 除雾器 1960年孟山都公司发明了纤维除雾器。此后通过不断地研究和积累经验，改进了设计。客户之所以在众多的除雾器产品中选用孟山都公司的纤维除雾器， 7 除了该公司拥有减少二次夹带的专利技术外，还因为其恒久的高性能、优质、使用经验、技术服务和不存在其它过滤元件所具有的问题。 孟山都公司提供几种除雾设备，这些设备利用不同的技术捕集雾粒。所有纤维床除雾器可分为两大类:布朗扩散型和碰撞型。图10表示了不同除雾器产品的效率的比较。 图10 孟山都公司各种除雾器的典型效率曲线 3.1 布朗扩散型双层床除雾器 孟山都公司向硫酸厂提供的最多的是布朗扩散型除雾器。由于拥有双层床技术专利，孟山都公司可提供最好的除雾设计。孟山都公司还运用有关过滤器化学和物理性质的广泛知识，开发满足甚至超越客户需求的产品。 布林克 HE(高效型)“Plus”、ES(节能型，见图11)和FP(现场填充型)除雾装置对亚微米级小雾粒具有很高的捕集效率。采用二次夹带控制层基本防止了雾沫的二次夹带。 图11 ES型除雾器和ES型除雾器交叉缠绕实例 如果气体流量或雾沫含量因操作故障而高于正常设计值，二次夹带控制层也能提供保护。对一台除雾器进行测试表明，防夹带层可将出口雾沫含量减少一个数量级(见表1和图12)。 8 表1 夹带控制层测试结果 项目 ,2μm颗粒的二次夹带量/ -3 mg?m 2.9 有夹带控制层 33.0 无夹带控制层 图12 无二次夹带控制层时除雾器的二次夹带 ES元件利用一种特殊的交叉缠绕方式锁住纤维，使其填充排列更加稳定，从而可防止气体旁路，促进液体排出。在孟山都公司的计算机控制填充过程中，压缩空气计量后进入每一个正在缠绕的元件。纤维床的性质，包括元件压降，被连续监测和控制。对于多个元件装置，各元件的压降极为一致，所以除雾效率不会因某些元件的偏流而下降。这是ES除雾器性能恒定的主要原因。 其它供货商采用平行缠绕方式，这实际上加剧了二次夹带和气体旁路。平行缠绕的纤维床经常下陷。下陷是因在正常操作过程中纤维床振动或腐蚀而产生的。交叉缠绕最大限度地避免了床层下陷。 其它供货商采用环形(面包圈式)填充床作为捕集介质。在元件环形部件之间的接点处，气体经常发生旁路。随着时间的推移，环形会移动或下陷。必须定期调节顶部密封板上的调节螺钉，以补偿床层的下陷。定期调节增加了维修费用，并可能会延长停车时间。一旦调节螺钉被拧到头，为补偿床层下陷而需进一步绷紧时，就必须不断地安装薄的环形床。孟山都公司生产的除雾器优于环形填充产品，因为孟山都公司的纤维床极为稳定，不会发生床层下陷和气体旁路等问题。 3.2 碰撞型双层床筒式设备 碰撞型设备因采取较高的操作气速极易产生二次夹带。Brink CS(经济型)和CK(交织型)除雾器在元件的外侧装有金属丝网层，以收集任何可能由出口气 9 流夹持的排液，从而控制二次夹带。大多数其它供货商在碰撞型过滤床内装填大直径过滤床，由于难以装填均匀，故造成效率较低和二次夹带。另外，因为其它供货商对其碰撞元件不提供二次夹带控制，其设备的二次夹带相当严重。 尽管对于亚微米级雾粒，CS和CK填充式碰撞除雾器不如布朗扩散除雾器那样有效(如图13所示)但是它们对大颗粒雾粒可提供较高的捕集效率。如果雾粒较大，如在动力波洗涤器内，碰撞除雾器是很好的选择。筒式纤维床除雾器较其它碰撞型设备具有更好的维修性能。 图13 CS布朗扩散床 3.3 布林克丝网垫 丝网垫使得布林克产品系列得以完善。孟山都公司提供TowerGARD和HI-FOL丝网垫的设计。这些丝网垫可由孟山都公司的专有耐酸合金ZeCor制造。这类合金用于干燥塔的使用寿命是20号合金的3,5倍。 TowerGARD丝网垫可除去99.9%的2μm以上的颗粒，在某些应用过程， TowerGARD丝网垫可由交织的玻璃或特氟隆纤维制作，具有压降仅为500Pa。 50%的调节性能。 HI-FLO是一种利用Von Karmen Roll-Vortex效应的专利设计产品(见图14)。这一机理将液体推出丝网垫推进槽中。排液然后与气流分离，到达容器侧壁。这种特殊的专利结构可很安全地将丝网垫的能力提高25%，使其能够处理比传统丝网垫高300%的液体负荷。 10 图14 采用Von Karmen Roll-Vortex 技术的HI-FLO网垫 4 热量回收系统 孟山都公司获得了热回收系统(HRS)的专利，毫无疑问，这是对该公司热回收技术取得突破性进展的重要认同。HRS已成为众多科技文 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 的主题。HRS(见图15)基本上是一个在约200?下操作的吸收塔，它不采用酸冷却器，而采用锅炉以蒸汽的形式移走热量。这项研究的成功是基于以下发明:通过将吸收塔的酸浓度提高不到1个百分点，很普通的不锈钢合金在200?甚至更高的温度下会变得耐腐蚀。热回收塔非常容易操作，事实上并不比操作一座普通的吸收塔更困难。 图15 热回收系统 11 5 与上述产品相关的专利 a. US51184910 b. US5130112 c. US5503821 d. US4576813 e. US4670242 f. US4996038 g. US5843210 12