超滤在合成氨生产中的应用

上传者：黄焕袍
|
上传时间：2015-05-04
|
密次下载

超滤在合成氨生产中的应用

项文裕(宁波远东化工工程科技有限公司，浙江宁波 315040) 2002-09-16

1 我国合成氨工业分离器的现状

我国合成氨工业多年来一直把节能改造的重点放在反应器、换热器和运转设备上，而对压缩机、合成圈中的油水分离器和氨分离器等设备的技改却少有人问津，技改的步伐很小，分离技术仍较落后。

目前氨合成在32 MPa和15 MPa的压力下进行，气体的输送由往复式和离心式压缩机完成。为保证叶片和活塞的正常运行，润滑油被广泛使用在各个动点上，为防止润滑油摩擦高温汽化或泄漏进入合成氨原料气中造成污染，通常在各段进口均设置油水分离器。但大部分采用原始的离心惯性撞击筒壁分离技术，分离精度仅为80μm以上液滴，现在唯一的改进是在内部增加了一层不锈钢网丝，但分离精度也仅为6μm以上液滴，效果不太理想。这是因为原料气中，油水蒸汽经冷却相变冷凝后，形成的2～6μm的极性粒子(水)和0.01～1μm的非极性粒子(油)，采用原始的惯性分离方法是无能为力的，仍有6～10 mg／m3的油水随原料气带入换热器、合成塔等设备中，严重影响这些设备的长周期、高效运行。年产10万t合成氨装置，年带入合成圈内油水达7.3t。这些污物附着在催化剂表面，不仅使其活性降低、寿命减少、永久中毒(油中含有硫)，而且这些污物与高温炭渣附着在换热管壁上，形成热阻，降低了换热效率，使工艺状况恶化。由于氨分也采用同样的分离原理，使合成塔进口氨含量一般在3.5％左右，高于该工况下饱和氨含量。

合成塔进口氨含量每降低0.1％就能增加近1％的氨产量，因此一个年产10万t合成氨的企业，改造后年效益在400万元以上。在投巨资改造合成塔的同时，应该把整个合成工段看作一个系统，不要把眼光仅仅盯在合成塔上。运用本公司先进的超滤技术只需少量的资金，就能大幅度提高合成塔配套分离设备的效率。

2 超细分离技术的分离原理

作为国内著名的长期从事氮肥技术改造的企业，本公司采用世界一流的德国Ultrafiher超滤公司的核心过滤元件，开发出适合中国广大化工企业的超滤设备。该设备广泛应用于氨、甲醇合成工段，冰机和氢氮及二氧化碳压缩工段，有机溶剂脱碳等贵重溶剂回收的气体净化工段，以及气动型仪表方面，彻底解决了气固(液)分离的难题。为催化剂、换热器、气体输送设备和各气体净化工段的吸收溶剂，提供了良好的工作环境。

德国Ultrafilter公司生产的凝聚式过滤器分前后两级，外壳为相对应的高压容器和管件，前置过滤器(VSS)的主体材料为细微的高铬镍不锈钢丝烧结成的钢丝毡滤芯。所谓烧结是将金属置于高真空中，使之受热致温度为熔点温度的90％，并施加一定时间的超高压力，使金属各接触点的原子互相扩散而结合在一起的金属加工工艺。后置过滤器(SMF)的主体材料为平均直径小于1 μm的超细玻璃纤维纸，其过滤属于布朗扩散、惯性碰撞、直接拦截等综合机理共同作用的超细过滤，可有效捕集亚微米级粒子。实践证明这种超细滤芯具有高效、低阻、容尘量大等特点。过滤精度为0.01 μm，出口气油水含量小于0.01 mg／m3，压降仅为12kPa，寿命在1.2万小时以上。前后过滤芯均为圆桶状，前置过滤器气体由外往里通过，先进行粗滤，将1 μm以上的固液相滤去，然后进入后置过滤器。后置过滤器气体由里往外通过，其滤床由预过滤层、超细纤维层、过滤层和重力沉降层组成，内设不锈钢网支架，表面积逐渐扩大，污物中较大固体颗粒滞留在预过滤层中，最终阻塞纤维孔隙，导致阻力上升，滤芯寿命终结。

工作原理如下：呈悬浮状的液体、固体微粒进入主过滤层、超细纤维床层，微小的油气溶胶粒子在密集

纤维的直接拦截、惯性碰撞与布朗运动等机理综合作用下，被收集在一根根超细纤维丝上，并趋于集结，凝聚后随气体一起进入最外层的开孔型泡沫防扩散套。由于这个套具有很大的表面积和大量的蜂窝状孔隙，凝聚长大的液滴汇集成液膜在重力的作用下落入集油槽中排出，洁净的气体在低速下离开滤芯汇集排出。超细过滤器的开发成功是气体分离领域的又一重大突破。由于它具有彻底解决气固(液)相分离的难题，可以广泛应用于合成氨的各个工段，如氨、甲醇合成工段，氢氮及二氧化碳压缩和冰机工段，有机溶剂脱碳等贵重溶剂回收的气体净化工段，以及气动型仪表方面，被中国氮肥工业协会认定为重点推广的高新技术项目。

教育资源为主的文档平台

文档分类