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1、二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装 杨彦1 詹磊2 周茂贤1（1.广西博世科环保科技有限公司，南宁 530007；2.广西大学轻工与食品工程学院，南宁 530004）Material selection,manufacture and installa-tion of chlorine dioxide absorption tower YANG Yan1,ZHAN Lei2,ZHOU Mao-xian1(1.Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co.Ltd.,Nanning 530007,Guangxi,China;2.Coll
2、ege of Light Industry and Food Engineering,Guangxi University,Nan-ning 530004,Guangxi,China)杨彦，工程师；主要从事制浆造纸、工业水处理的设备技术管理和项目改造工作。摘要：介绍了 二氧化氯吸收塔结构，对各部位材料的选用进行探讨，重点对陶瓷填料的选择进行了对比，并阐述了 二氧化氯吸收塔制造安装的要点，表明可以制造出价格合理、经久耐用的二氧化氯吸收塔。关键词：二氧化氯；吸收塔；材料；陶瓷异鞍环Abstract:The structure of chlorine dioxide absorption tower
3、 and material selection principles were introduced.The emphasis is to compare the selection of ceramics packing.The key points of manufacture,installation for chlorine dioxide absorption tower were discussed.It has indicated that the durable absorption tower can be manu-factured with reasonable pric
4、es.Key words:chlorine dioxide;absorption tower;material;ceramics super saddle ring中图分类号:TS733+.5 文献标志码:B 文章编号:1007-9211(2010)10-0073-04吸收塔 是化工类企业常用设备，其在二氧化氯制备行业中广泛应用。由于二氧化氯溶液具有强氧化性，对吸收塔的材料选用和制造安装方面有一定的要求。1的二氧化氯吸收塔的结构1.1的二氧化氯吸收塔的主要作用是将从间接冷凝器过来的二氧化氯混合气体通过与从冷冻机组过来的57的冷冻水在塔内混合降温，成为一定浓度的二氧化氯水溶液，供纸浆漂白使用。1
5、.2的二氧化氯吸收塔主要由塔体、喷淋装置、填料、分布器、支承板及气、液进出口等部件组成，其结构见图1。1.3的二氧化氯吸收塔属于填料塔，具有结构简单、容易加工、便于用耐腐蚀材料制造，以及压降小、吸收效果好、装置灵活等优点。2的二氧化氯吸收塔的制造生产实践7PRodUcTion2010May,2010 Vol.31,No.10 China Pulp&Paper Industry 32.1的塔体的制造2.1.1的材料的选用二氧化氯吸收塔的塔体较高，一般在1315m，要求具备较高的强度和刚度，因而材质选用尤其重要。玻璃钢具有一定的刚性，较易成型、质量轻、强度高、耐腐蚀等，其相对密度为1.52.0，比
6、钢轻34倍，而强度却比钢高1.7倍。因此，玻璃钢机械性能和物理性能好，是制作二氧化氯吸收塔理想的复合材料。根据二 氧化氯行业设备的特点，材料必须耐二氧化氯强氧化性的腐蚀，一般的玻璃钢材质不能满足使用要求。因此选用耐强氧化剂、酸、碱，性能好和结构强度高的环氧乙稀基酯树脂，如可采用美国陶氏Derakane470及国产MFE-2为基表1 塔体的分层与材料组合1234序号名称耐腐蚀层抗渗漏层结构层防老化层32按强度设计要求1厚度 mm工业级别C型玻璃钢纤维表面毡、E型玻璃钢纤维短切毡工业级别C型玻璃钢纤维表面毡、E型玻璃钢纤维短切毡工业级别E型玻璃钢纤维方格布及布带E型玻璃钢纤维短切毡组合材料图1 二
7、氧化氯吸收塔ABCDEFGHIJ12345671喷淋管 2布水器 3塔体 4支撑板 5支撑座 6储液槽 7填料 A进气口 B视镜 C冷冻水入口 D排气口 E回液口 F进气口 G送液口 H排放口 I人孔 J溢流口材，结合中碱无捻方格布增强材料制成设备塔体及各种部件；催化剂可用过氧化乙酮；促进剂用环烷酸钴；纤维选用工业级别C型和E型的玻璃钢纤维表面毡、短切毡以及玻璃纤维布、布带。2.1.2的塔体制造要点(1）材料的组合二氧化氯吸收塔的塔体结构采用了优化组合的设计，塔壁采用四层复合结构，分别是：耐腐蚀层、抗渗漏层、结构层及防老化层，各层通过选择不同的材料进行组合，如表1所示。使它们具备不同的功能作用
8、，在达到最佳效果的同时能降低设备造价。(2）接口安装、塔体的加强及表面处理二氧化氯吸收塔的渗漏点主要来自接口，因为接口是后补上去的，所以玻璃钢接口的安装从铺层、尺寸、补强等多方面都必须严格按照国家及行业相关的技术标准进行，DN50以下的接口须设加强筋板。二氧化氯吸收塔的塔体较高，塔体应设置多个环形加强筋，提高塔体的强度和刚度，保证设备长期安全使用。塔板的内表面需进行 赶气处理，以提高表面树脂的致密性，提高抗渗性能，外表面树脂加入紫外光线吸收剂，增强抗老化性能。2.2的塔内件的选择及制造2.2.1的填料支撑装置二氧化氯吸收塔对填料支撑装置的基本要求是：要有足够的强度以支撑填料的重量，能够提供足够
9、大的自由截面，尽量减少气液两相的流动阻力，有利于液体的再分布，耐腐蚀性能好，便于用各种材料制造，以及便于安装拆卸。以往填料塔常用的支撑装置结构型式为栅板结构，其结构如图2，其特点是结构简单，自由截面积大，金属耗量不大；但由于其结构支撑形式为平面，使用中存在以下两个缺点，如果使用不当，会给生产带来弊病1。(1）气体和液体必须逆向通过同一处开孔，常常导致板上积累一定高度的液层，甚至在液量很少时也会发生这种现象，导致气流阻力很大。(2）通道易被第一层卧置的填料所堵塞，因而降低了实际流通面积。目前，在填料塔中，气体喷射式支撑装置应用较为广泛，其结构如图3。气体喷射式支撑装置特点：工作时的自由截面大于填
10、料层的自由截面；由于支撑板几何形状的凹凸给气体和液体提供了不同的通道，气体通道基本不走液体，因而有最大的生产能力和较小的压降，避免了液体的再循环和夹带，装入填料后仅有一部分开孔被填料所堵塞。可提供超过100%的自由截面。气体容易进入填料层内，液体也可以自由排出，既避免了液体在板上的积聚，又利于液体均匀再分布。塔内气液传生产实践PRodUcTion82010 第31卷第10期 2010年5月4950mm），因此，吸收塔的填料选用陶瓷异鞍环散堆填料比较适合，并采取50mm与25mm的异鞍环组合填料。2.2.3的喷淋装置和液体分布器塔的无规则摇动会使液体分布器分布性能下降，使液体分布器溢流，导致塔的
11、效率大幅度下降，采用管式分布器可避免此类事故发生。考虑到二氧化氯的腐蚀性，冷冻水的喷淋装置由两根十字交叉的玻璃钢管组成；冷冻水分布器采用多面易于被液体润湿，只有润湿的表面才是气液接触表面，生产能力大，气体压力降小，因此要求填料层的空隙率大，不易引起偏流和沟流。还要经久耐用，具有良好的耐腐蚀性、较高的机械强度和必要的耐热性，取材容易，价格便宜。陶瓷散堆填料具有优异的耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗蠕变性能，能耐除氢氟酸以外的各种有机酸、无机酸及有机溶剂的腐蚀，可在各种高温、低温场合使用，并且价格便宜，具有很好的表面润湿性能。陶瓷异鞍环（图4）填料是在矩鞍环（图5）填料的基础上加以改进的新型填料，中部有两
12、道环形加强筋，将矩鞍填料的平滑弧形侧面改为锯齿形或波纹凸起的侧面，并增加了两个开孔，使填料内外表面沟通增加液体的自由通道。在填料床层内，增加了填料间接触的空隙，使之更有利于气体和液体在填料层中的流动和扩散，所以比矩鞍环的处理能力高、压降小，传质性能及流体力学性能都有所改善；相应的流体力学特性对比情况见表22。从表2可以看出，异鞍环在压降、载点、泛点、压降填料因子、泛液填料因子等方面，均优于矩鞍环3。二氧化氯有很强的腐蚀性，二氧化氯吸收塔直径不大（760质良好，塔的工作效率极高，对生产极为有利。所以，二氧化氯吸收塔选用气体喷射式支撑装置较为适宜，材质选用钛合金，以防止二氧化氯的腐蚀。2.2.2的
13、填料的选用二氧化氯吸收塔对填料的基本要求有：传质效率高，要求填料能提供大的气液接触面，并要求填料表 图4 陶瓷异鞍环图2 栅板结构支撑装置图3 气体喷射式支撑装置表2 50陶瓷矩鞍环与50陶瓷异鞍环流体力学特性数据喷淋密度m3/mh510152025空气水测定系统压降填料因子 m-1试验值10111511311711850矩鞍959495929250异鞍泛液填料因子 m-1试验值20823322722524150矩鞍16719119718919950异鞍载点压降mm水柱/m填料30.230.531.431.832.450矩鞍26.52727.527.828.250异鞍空塔气速m/s1.751.
14、701.641.581.5350矩鞍1.871.821.751.701.6750异鞍液泛点压降mm水柱/m填料11912112312612750矩鞍11711912312412750异鞍空塔气速m/s2.702.602.482.312.2350矩鞍3.032.912.772.642.5050异鞍图5 陶瓷矩鞍环生产实践7PRodUcTion2010May,2010 Vol.31,No.10 China Pulp&Paper Industry 5槽组合堰板结构，用钛合金加工而成。2.3的吸收塔的安装由于塔节的对接、塔的基础及热变形等因素的作用，塔不可能做到绝对垂直，因此使塔产生了垂直度偏差。在填
15、料塔填料层内，液体受重力的作用趋于垂直下流，因此若塔有倾斜，液体将优先流向倾斜的下一边塔壁，另一边液流小，气体则优先流向倾斜的上一边塔壁，结果导致填料层内的气液分布不均，吸收效率下降。填料塔静压液体分布器的水平度要求很高，应在塔安装就位后现场安装，以避免塔垂直度对分布器等水平度的影响。安装后，塔的垂直偏差要求不超过25m m，法兰垂直偏差不超过0.5，水平偏差不超过0.8mm。收稿日期:2010-02-04塔体的垂直度达到安装要求后，再往塔体内装填料。在气体喷射式支撑装置上先充装一层50异鞍环，然后再充装一层25异鞍环，25异鞍环充装的高度约是50异鞍环的8倍。采用该种填料组合方式不但能让二氧
16、化氯混合气与冷冻水在25异鞍环填料层内充分接触，还可以使混合后的二氧化氯水溶液较容易通过50异鞍环填料层。3的结论塔 体结构采用优化组合的设计，由四层复合结构组成塔壁，根据各结构层不同的作用与特点，选择环氧乙稀基酯树脂为基材，结合不同规格的中碱无捻方格布增强材料，以过氧化乙酮作催化剂，环烷酸钴作促进剂，科学合理地搭配，按国家的制造标准，就能制造出既达到工艺使用要求，又能降低设备造价的二氧化氯吸收塔塔体。内件选择气体喷射式支撑装置作为填料的支撑装置，获得最大的生产能力和较小的压降。同时，采用25异鞍环和50异鞍环按一定的比例组成填料层，大大提高了吸收塔的工作效率。气体喷射式支撑装置、喷淋装置和液
17、体分布器都用钛合金制作，能防止二氧化氯的强烈腐蚀。参考文献1欧阳允功,徐立群.填料塔中填料支承装置的选择J.化工设备设计,1995,(8):10.2南化公司研究院新型填料组.NPJ-202异鞍填料试验报告J.硫酸工业,1984,(3).3苏文让.新型填料异鞍环在硫酸挖潜改造中的应用J.陕西化工,1990,(5).生产实践PRodUcTion82010 第31卷第10期 2010年5月二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装二氧化氯吸收塔的材料选用及制造安装作者：杨彦，詹磊，周茂贤，YANG Yan，ZHAN Lei，ZHOU Mao-xian作者单位：杨彦,周茂贤,YANG Yan,ZHOU Mao-xian(广西博世科环保科技有限公司,南宁,530007)，詹磊,ZHAN Lei(广西大学轻工与食品工程学院,南宁,530004)刊名：中华纸业英文刊名：CHINA PULP&PAPER INDUSTRY年，卷(期)：2010，31(10)被引用次数：0次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.欧阳允功.徐立群 填料塔中填料支承装置的选择 1995(8)2.南化公司研究院新型填料组 NPJ-202异鞍填料试验报告 1984(3)3.苏文让 新型填料异鞍环在硫酸挖潜改造中的应用 1990(5)本文链接：http:/