多管SO3磺化装置空气的净化问题

面 活 性 剂 工 业 2000年第 3期 多 管 SO。磺 化 装 置 空 气 的 净 化 问题 差垦兰 生圭查 郝占全 崔保命 (长治市合成化学总厂．山西长治，046021) II． 摘 要 ：介绍了sOs磺化装置中空气对生产的影响．提出了对空气进行净化应同时考虑水分殛灰份的去 除，并介绍 了其它相关的原因、影响 因素厦解决 二 ， 关键词 兰竺 壹l盟 兰坚 生． 堕堂 一 三／ b；沌 ， Abstract：This paper i~rduees the ai：influences productlc~n of sulfottation plant The air purification in— c Ludes moisture co~tent and dust content o decontamination．and introd other r~evant腓 ons inf Luence (actete 8nd㈣tt[ scheine． Keywords：S03 sulficatLon p Lant，air purification．silica一 regeneration．absorb ability 1 前言 在膜式SO。磺化装置中，空气做为一种 无形的原料直接参与反应。空气在参与反应 前 ，需 经过一 系列 的处理 ，才能达到装置要 求 空气处理系统在全部磺化装置中占有非 常重要的位置，其能否正常运行 ，将直接影响 磺化产品的质量。同时转化温度控制及硅胶 再生加热都要使用空气，对空气都有一定要 求。我厂的SO 磺化装置 自 1 994年建成投 产 以来，先后生 产过 磺酸、K 、AES、K 。一 NH ，已运行 6年，其间空气处理净化系统出 现过几次较大问题 我们认为空气的净化为 适应装置的正常运行，主要应解决空气中水 份与灰份的去除问题 。 2 水分 2．1 水分的影响 各种膜式 SO 磺 化装置无不把除去空 气 中的水分做为首要的关健过程 。这主 要是 当空气带入系统的水分量较大时空气中 的水分与游离的SO 形成烟酸，不但对系统 26 设备造成腐蚀 ，降低转化塔中钒触煤的活性 ， 而且烟酸会在系统温 度低于 SO。结晶温度 时即析出 ，堵塞管道 ，更严重的是影响磺化产 品质量，造成产品中硫酸盐含量过高。工艺要 求所需干燥 空气露点在 一40℃以下，国外磺 化装置对空气脱水要求更高 ，露点在 一60'C 以下，已有报导 国内有进 口磺化装置露点在 到 --80℃。 表 1 含水量与生成烟酸量的关系 工艺空气量按 1730 m ／h计) 干燥空气露 点 古水量 对 lt／h 由总水量所形硪 a／m 磺化装置 ％烟蕺量 kg／h 一 20 0 634 1．109 12．08 — 30 0 234 4．7 拍 0．12 0 21O 一 5O O 035 O．0札 0．∞ 3 — 60 0．011 O．019 O 159 — 70 0．0028 0．0048 0 04 由表 1可以看出不同露点空气含水量及 进入系统生成的烟酸量。 2．2 除湿工艺组成 空气除湿工艺由冷却和硅胶吸附两部分 组 成 。按工 艺需 要 空气 先经 风 机 升 压至 ③ 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 面 活 性 剂 工 业 2000年第 3期 0．07 mPa，空气温度升至 100℃左右，经冷却 后 空气温度 降到 5℃左右 ，空气含湿量相应 减少到约 3．4 g／m ，硅胶 吸附：冷却后空气 通入硅胶干燥器 ，硅胶深度吸附空气中水分 ， 其 含 湿 量 减 少 至 0．1 g／m ，露 点 约 为 一 45℃ 空气减湿程度主要与硅胶 吸附操作条件 有关 ，可以说硅皎吸附决定着空气的最终露 点，但空气冷却也是不容忽视一环，若空气经 冷却后温度不能达到 5℃以下，将直接影 响 硅胶的吸附量，从而增加硅胶负荷 ，缩短使用 周期，使最终空气露点偏高。在不同饱和温度 湿空气干燥负荷变化见表 2 表 2 不同饱和温度湿空气干燥负荷变化 总带水量 饱和温度℃ 古求量 g／m 捧术量 g／ (按 l?5om；／h 风量计 ) 20 19 33 075 — 40 ～ O．1 18．9 10 9．4 16．275 — 40 ～ 0．1 7 1Z．075 ～ 0．1 6．9 2．2、1 冷 却除湿 空气的冷却：吸入的空气经罗茨风机加 压升温至 IOOU左右 ，进入致冷组合 内经两 层翅片式换热器 ，冷却至 2～5℃ 致玲组合 内两台换热器结构如表 3所示。 从 我厂几年生产实践看 ，致冷组 合在运 行过程中主要发生两种问题 ：堵塞和腐蚀 固 翅 片间距只有 2．5 mm，而从罗茨风 机吸入 的空气含有灰尘及纤维类飘浮物 ，容易堵塞 较小的缝隙 正常操作时，空气经过致冷组合 的压降约为 0、001 MPa；然而堵塞较严重时 ． 压降升至0、O1～0．02 MPa。此时就需要对致 冷组合进行清洗。清洗时采用边加水边通入 压缩空气翻动，同时水中加入中性洗涤剂 ，水 从顶部溢流 经过几次实践效果良好，清洗后 空气 经过致冷组合 压降 降至 o．O1 MPa以 下 同时翅 片式换热 器翅片厚度 只有 0．2 mm，加之 Ⅱ换热器运行温度较低 ，底部翅 片 有腐蚀。这样造成换热面积减小，空气经过后 冷却不到要求的温度，影响到整个工艺条件 的稳定。我厂的致玲组合内的翅片式换热器 经过六年运行，Ⅱ换热器经查底部已腐蚀较 严重 ，上部 基本 无腐 蚀，I换热器则 比较完 好 所以在更换 1换热器时将其分为结构类 似换热面积同为 70 m。的两个换热器 ，将其 串联使用 以便在下次发生腐蚀时 ，只将最底 部一层更换即可 ；而且还可以根据情况 ，依次 向下更换 ，降低了设备更新费用 表3 换 热 器 的 结 构 特 性 尺 寸 外型尺寸 热交换管 翅片 换热面积 名称 长 ’宽‘高 每层 排列 中心距 间距 厚度 尺寸 管数 总排戥 总数 管径 材质 数量 材质 方式 廿】m mm Ⅱ曲 I mm 590 I换热器 600‘360’459 15 13 195 16‘1 锕 36 2 ． 5 O 2 142 铅 480 590’ I换热器 6OO’360‘93 15 Z8 420 16 1 铜 2． 5 0．2 143 铅 140 9lO 2．2、2 吸 附 除 湿 吸附除湿主要利用硅胶的吸附性能，除 去空气中的水分 硅胶吸附水分达到饱和后， 经热空气加热除去水分 ，再冷却后可重 复使 用 空气露点最终能达到什么程度，取决于硅 胶对空气的吸附深度 。 硅胶性能 ：硅胶是一种坚硬多孔结构的 固体颗粒，按孔径大小，硅胶 又可分为粗孔、 细孔两种硅胶 孔径的不同使这两种硅胶的 吸附性能有所不同，如图 1所示 二者吸附性能不同，粗孔硅胶吸水量大 ， 但气体干燥深度低；而细孔硅胶吸水量少，气 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 面 活 性 剂 工 业 2000年第 3期 体干燥深度高。因此，在空气脱水时根据原来 气体含水量情况和干燥后气体 的要求 ，两种 硅胶可分别采用或结合使用 。温度对硅胶吸 附性 能有一定影响，当温度大于 35℃，吸附 能力明显下 降，因此 降低硅胶吸附温度有利 于提 高硅胶 吸附能 力，吸附温度 严禁超 过 35℃。所以，硅胶加热再生结束后循环空气冷 却将硅胶冷至 30℃以下是必要的。 ∞ 譬 4 3 耋 蓉 髫 l_ 空气中木的丹压 l~ (t0 )fill 图 1 在 20时硅腔峨附等 曲曲线 1．粗孔硅腔 2．细孔 硅腔 硅胶的装填 ：根据硅胶特性及生产实际 ， 找厂将三种硅 (性能如表四)在塔 内由上至下 分别装填 TS 、FNG一1、FNG一2型硅胶 。硅胶 的饱和吸水量很大，但为不影响干燥深度，实 际生产中允许吸水量远低于饱和吸水量 。一 般以硅胶重量的 8～10 为计算基准。硅胶 TS 是一种具有高度细孔结构，白色、半透 明 的，如硬玻璃球状物质。它具有在相对湿度低 的条件下吸附量高的特点 。同时根据生产情 况，防止在意外停车时，酸性气体大量进入硅 胶干燥塔内损坏TS 硅胶，在 TS 硅胶上层 覆盖一层粒径 4～8 mm 的石英球 ，对硅胶起 保护作用，并且在再生加热时也起到过滤热 空气中灰尘的作用。各层之间用不锈钢丝网 隔开，以免在更换时相互混淆。 硅胶的再生：硅胶 的再生包括加热与冷 却两个过程。再生状态的好坏直接影响到硅 胶的吸附使用效果 。硅胶再生时的气流方向 与吸附方 向相反。采用逆向加热再生方式使 吸 附层 出 口一端硅 胶残 留含水量最 低 (约 28 表 4 装 填 硅 胶 型 号 性 能 指标名称 FNC-一1 FNC-2 TS6 颗粒度(ram) 4～8 4～8 8 机械强度 ≥ 98 98 完整率，6 ≥ 95 95 堆 积 比重 g／L 4OO～ 500 670 遇 术不 裂率 ，5 ≥ 95 95 理湿率(RH100) ≥ 古水 量 ≥ 3 3 2 )，细孔硅 胶对 空气深 度 吸附 能力约 为 7 。这种再生方式对细孔硅胶深度干燥空气 是有利的。如采用顺向再生方式使硅胶床层 曲 口处硅胶 留下较高含水量 (75 )，这将使 细孔硅胶深度吸附能力下降。生产中加热空 气 来 自 SO；发 生 系 统 ，热 空 气 温 度 约 为 300'C，经调整到 150～1 60℃．进入硅胶床层 加热硅胶 ，一般在硅胶再生过程中，人们较重 视加热的温度、时间等，但冷却过程也是影响 到硅胶再生效果的重要环节。特别是冷却时 间的长短，在能达到冷却效果的情况下，应尽 量缩短冷却的时间。冷却过程是系统内空气 经再生冷却器水冷、乙二醇水溶液两级冷却， 在系统内闭路循环。循环时间加长，因风机管 路 系统及四通 阀不可能完全密封 ．将导致硅 胶在冷却过程 中即吸附少量水分 ，缩短了硅 胶正常吸附的时间。因此根据生产实际 ，却冷 却时间调整为 2小时 ，比冷却 3小时效果要 好，完垒能满足工艺需求。从图2中可以看出 冷却难度主要在低温阶段 ，经两小时冷却已 能l达到要求 。 硅胶的吸附：硅胶 在吸附水分时有吸附 热放出热交换 和平衡使硅胶与空气温度升 高 ，所 以吸附前后空气温度的变化值实际反 映了硅胶吸附状况从图 2中看出吸附时空气 出 口温度变化情况 。吸附后空气温度有下降 趋势，说 明硅胶吸附能力已明显下降，已不能 满足空气减湿要求 ，硅胶需要再生。同时经吸 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 面 活 性 剂 工 业 2000年第 3期 附后空气露点变化也说明这一点。吸附起始 阶段 因温度略偏高还不能达到最佳 吸附效 果 ，约一小时后达到最佳效果。到使用周期的 后期 ，随着吸附量增大，露点逐步升高，已不 能继续使用。 1∞ l ]03} ∞l l匕 二=：： 1∞ 虽然原系统在主风机进 I：1安装了过滤装 置 ，但该过滤系统仅出于保 护风机免受机械 杂质损坏的考虑 ，不能对微尘及细纤维物质 起到过滤作用 且该过滤器面积较小，若使用 细过滤网则 24小时即需清洗，影响了装置的 正常运行。因此我们认为要保证装置“长、稳、 满、优”运行 ，还需在主风机进 口安装一布袋 式过滤器 ，这样可以将微尘及空气中飘浮物 隔绝在系统之外，特别是对北方多风沙地区． 这一装置显得尤为重要 。我厂的这一装置正 在实施当中，投入运行后将对保证装置的运 行发挥良好的作用 。 囹 2 不同状态时硅胶层出 口空气温度变化图 1一千空气露点(一C 。·干空气出口温(℃ 4 结论 3．再生加热温度CC) 3 灰份 3．1 灰份的影响 空气中灰份对磺经装置的影响是一个逐 渐累积的过程。空气中的灰份是指微灰及一 些飘浮物，春季空气中含有大量柳絮等 。被风 机吸入系统后 ，造成系统阻塞 ，阻力上升 ；影 响传热效果 ；也使硅胶微孔部分堵塞 ，比表面 积下降，使吸附容量逐渐减少 ，影响到工艺空 气处理效果；同时微尘堆积在钒催化剂表面 ， 降低 了催化剂活性 ，使 SO 的转化率下降。 3．2 空气的净化对磺化装置的正常运行有决 定性作用 ，空气中水分及灰份对装置的运行 具有较大影响力 ，必须引起足够的重视 ，方能 保证装置平稳运行 。 参 考 文 献 1 高 希青 ．三氧化 硫磺化技术 日用化学工业 ．1 985一 (2)：48～ 50 2 w．Herman de Groot．工业磺化硫酸 化技术 方云崔正 刚等译 3 顾建栋 SO3磺化中硅胶 吸附操作条件与空气减湿的关 系 ，日用化学工业 ，1999．(12) 39～42 4 岳臂．膜式 SO 磺化装置 中水 的问题．中国洗涤用品工 业 ，1999．(3)：34～ 36 。 欢 迎 订 阅 《表面活性剂工业 》(季刊) 国内统一刊号：CNI2--113O／1 ISSN 1002—0896 全年订费 {30元(含邮资) 《表面活性剂工业》是经国家科委批准，由天津市轻工业化学研究所编辑出版的向国内外公开发行的刊物，是国内目前 唯一的表面活性剂专业刊物。车刊自剖刊13年来 深受专家 学者、科技^ 员、企业家及广大读者的欢迎。车刊还与国外有关 专业协会进行交流 是国外友^了解中国表面活性剂状况的窗口之一。 《表面活性剂工业》面向广大科技工作者，专业院校师生、国家公务员、企业经营人员、市场营销人员以及为提供领导部 门决策服务。在新世纪来临之际，将真诚为新老读者服务。 银行信汇；天津市工商银行南门外分理处(行号；701)帐号 249—235009，帐户，天津轻化所科协 邮局汇款：天津市轻工业化学研究所《表面活性剂工业糯辑部 李建英 地 址 天津市河西区灰堆柳林东 邮编；3002Z,?, 电 话：(022)38340210 维普资讯 http://www.cqvip.com