有机胺法脱硫系统中解吸塔再沸器选型研究及应用.pdf
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1、硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 3 期2023 年 6 月No.3Jun.2023有机胺法脱硫系统中解吸塔再沸器选型研究及应用朱峰(双盾环境科技有限公司,江苏宜兴 214205)摘要:介绍了有机胺法脱硫系统中再沸器的工作原理,对管壳式再沸器、板式再沸器的结构形式及优缺点进行了分析和比较,并结合相关工程实例,展示了不同形式再沸器的实际选型及应用情况。板式再沸器与管壳式再沸器相比,经济性及易于扩容的优势比较突出,更加适用于有机胺法脱硫系统。关键词:有机胺法脱硫再沸器解吸塔选型中图分类号:X701.3 文献标志码:B 文章编号:1002-1507(2023)03-0050-
2、03Study and application of reboiler selection of desorption tower in organic desulfurization systemZHU Feng(Shuangdun Environmental Technology Co.,Ltd.,Yixing,Jiangsu,214205,China)Abstract:The working principle of reboilers in organic amine desulfurization systems are introduced,the structural forms
3、,advantages and disadvantages of shell and tube reboilers and plate reboilers are analyzed and compared,and the actual selection and application of different forms of reboilers are demonstrated,combined with relevant engineering examples.Compared with shell and tube type reboilers,plate type reboile
4、rs have prominent advantages in economy and easy expansion,making them more suitable for organic amine desulfurization systems.Key words:organic amine method;desulfurization;reboiler;desorption tower;model selection不同类型的再沸器有各自的优缺点以及适配场合,有机胺法脱硫系统中的解吸塔再沸器采用的是热虹吸式,而通常的设计中热虹吸再沸器多采用传统的管壳式换热器。随着有机胺法脱硫的推广,
5、越来越多的高负荷、大流量的烟气处理项目采用了有机胺法脱硫,再沸器的操作工况也越来越多样化。解吸塔再沸器是有机胺法脱硫系统的主要操作单元,是系统的“心脏”,所以选择一个既能满足工艺需求,又安全可靠,且经济性较为合理的再沸器显得尤为重要。由于传统的管壳式换热器传热效率较低,导致换热面积较大,相应的占地、投资均较大,所以有待于寻找一种新型的专用高效换热器来应对管壳式换热器无法满足的工况。收稿日期:2022-12-26。作者简介:朱峰,男,双盾环境科技有限公司设计部工艺副主任,主要从事烟气制酸、脱硫脱硝工艺设计工作。电话:15852560509;E-mail:442680332_。1再沸器的工作原理再
6、沸器按循环方式可分为自然循环(热虹吸)和强制循环两种。有机胺法脱硫系统中的解吸塔再沸器是依靠塔釜内静压头和再沸器内进出口工艺介质的密度差产生推动力,使得液体不断被“虹吸”入再沸器,属于热虹吸再沸器。按工艺过程不同或汽化程度不同,热虹吸再沸器的基本循环形式可选择一次通过式和循环式1。有机胺法脱硫系统中要求的循环流体汽化率为5%25%,而循环式在低汽化率的情况下不能产生51有效的推动力,很难形成热虹吸,所以解吸塔再沸器的基本循环形式选择一次通过式,见图1。图1一次通过式热虹吸再沸器的循环形式如图 1 所示,一次通过式热虹吸再沸器循环流体从集油箱流入再沸器,经过再沸器加热沸腾后,两相流体返回到集油箱
7、下方,气体向上通过集油箱至解吸塔汽提段,液体向下流入塔釜。按沸腾机理不同,热虹吸再沸器也可分为立式和卧式两大类,立式是工艺介质在管程内沸腾,属于流动沸腾;卧式是工艺介质在壳程内沸腾,属于池式沸腾2。有机胺法脱硫系统中解吸塔再沸器采用立式热虹吸式再沸器。2再沸器的结构特点因有机胺法脱硫系统中卧式管壳式再沸器应用较少,所以仅对立式管壳式再沸器与板式再沸器作详细说明。立式管壳式再沸器由上管箱、下管箱、传热管及支座组成。加热蒸汽在壳程内冷凝,而循环流体在管程内蒸发。传热管采用光管,规格一般采用25 mm。管壳式换热器应用广泛,结构设计到强度计算都有标准的规范和计算方法,制作简单,安装容易,有较长的使用
8、寿命,操作上也安全可靠。板式再沸器也属于立式热虹吸式再沸器。不同的是板式再沸器使用板片组,每个板片组由成对焊接在一起的板片组成。加热蒸汽在焊接通道内自上而下冷凝放热后被排出,而循环流体则在垫片密封的通道内受热蒸发进入塔釜。板式再沸器相较于管壳式再沸器(立式)有以下几个优点:1)热传导效率高。板式再沸器板片采用特殊的波纹板,产生高强度的湍流,传热系数得到了较大的提高,一般认为是管壳式的 25 倍,且在流体为高浓度和高黏度时特别有效。整个板片内高强度湍流可以减少结垢,其结垢系数较管壳式再沸器低。2)节省成本。由于热传导效率高,同样的换热效果需要较少的换热面积,因此板式再沸器比较经济,特别是采用如
9、254SMO 不锈钢、钛等新型材料时。另外,板式再沸器设备结构紧凑,同等换热面积的体积是管壳式的 1/51/3,占地面积更小,使用灵活,因而节省了宝贵的空间,同时大大降低了运输及安装成本。3)换热面积可灵活调整。管壳式再沸器在设计时,生产能力固定不变,而板式再沸器只需在现有框架内增加或拆掉板片组即可增加或减少换热面积。由于国内项目的设计裕量普遍较大,运行正常后经常有扩产的可能,当再沸器设计裕量不能满足扩产需求时,板式再沸器则具有明显优势。4)维修和清洗方便。板式再沸器采用拼装结构,只需拆掉紧固螺栓并松开压紧板,就很容易观察到循环流体侧的结垢情况,并且可以直接用机械方式清洗。5)热损失小。板式再
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