分酸器的设计

先自报家门，本人之前有5年的精馏塔设计经验，包括气体分布器、液体分布器、填料、格栅、塔盘、浮阀均有涉猎。刚入硫酸行业时，曾经也对硫酸分酸器进行过分析，得出结论是：硫酸行业的液体分布器并不是最好的（包括价格和分布效果），但是是最适合硫酸行业的。所以这个行业的液体分布器无论设计多好，在其他精馏行业看来，其实不值一晒。
干吸三塔在硫酸中的地位正如硫酸车间在其他车间的地位一样，我就希望便宜耐用不出事，也不指望能给整体带来多大的效益。所以大家对这块的研究并不如换热器和转化器研究得深。
关于分酸器的设计，这个命题比较大，也不知道能不能讲得全讲得通。现在也就是仅仅根据我这么多年对于液体分布器的理解来跟大家分享一下吧。
分酸器的设计的几个要点：
1. 结构简单。
2. 结实耐用。
3. 分布效果好。

分酸器的几个要求呢？那就是便宜，可靠，寿命长，分布效果好。

分酸器的首要要求就是结构简单，这个也很好理解，结构简单的话，成本和维修难度大幅下降，寿命也会因为活动部件、焊接部件、拼接部件的减小而增大。
市面在售的几种分酸器有分酸爪、管式分酸器、阳保管槽式分酸器、合金管槽式分酸器。单从结构简单这方面来说，分酸爪》管式分酸器》合金管槽式分酸器》阳保管槽式分酸器。
看到这里大家可能对这个排名有些异议，先别急，排名靠前的未必是我们认为好的，我们认为好的未必是合适诸位工厂生产实际的。

先写到这里，看看大家反响如何。
二楼三楼继续

2. 结实耐用。
众所周知，硫酸三塔里面运行的物系就是浓硫酸，硫酸作为强腐蚀性介质，对分酸器的腐蚀是非常严重的。其他化工项目很少有抗腐蚀设计要求，真的有的话也是使用钛合金之类的超贵金属。谁让做硫酸的不挣钱，高规格的材料基本用不起。
所以大家就想办法呀，发现浓硫酸的腐蚀性会小一点，因为浓硫酸氧化性太强了，反倒在金属表面形成致密的氧化膜，这个对抗腐蚀有非常大的帮助。因此干吸三塔里面的硫酸有个最低酸浓控制。若是低温余热回收塔，高温硫酸，那要求控制的酸浓就更高更严格啦。
结实耐用大家设计攻关的方向主要有两个：
2.1 材料控制
开始使用铸铁，基本很难扛得住，最多2年就会因为腐蚀问题产生分酸不均甚至直接破损。因为实在是太便宜了，所以很多传统的、小型的硫酸厂还在使用。坏了就换呗，反正便宜。其实这种理念并不正确，长周期运行的可靠性都无法保证的产品，对装置生产以及人员防护来说提出了更高的要求。当然这是要在硫酸赚钱的情况下说的，要是因为这个东西让装置停车替换，得好几天吧，这几天的就得停下来吧。工人为了赶工得进去吧，这可是硫酸塔呀，防护和安全培训不好的话，很容易造成人员伤亡。
接着大家研究出来既然是氧化作用，是否电化学能否在这块起作用？于是便有了阳保分酸器，阳保呢也挺好。但是他也有自身的缺点，例如结构较为复杂，电流控制必须精准。这对日常维护操作提出了新的要求。不过分酸效果（结构决定，下面会讲）也好，寿命也好，还是比管式好的。
紧接着就是合金啦，毕竟这块还是有市场的，所以大家对于抗腐蚀合金产品也是有很多研发的。有山德维克、孟莫克、宣达、新宏大等各种合金。对了，还有宜良也号称他们也有新的合金（这个需要开车时间的验证）。但是研发出来后又有了新问题。量太少了钢厂不愿意做，小批量做出来价格太贵了客户不愿买。我能怎么办？我也很绝望呀。哈哈哈哈，只能说服大家渐渐接受长周期低维护的设备，毕竟这块对于综合成本、运行成本、安全成本来说是非常划算的。当然也比较贵嘛。
2.2 结构改进
分酸爪这个结构抗腐蚀性能绝对强，但是分酸效果不敢恭维。所以这就不做讨论。
从管式分酸器说起吧，管式分酸器，因为液体是从小孔流出，在小孔持续受到冲刷的情况下，孔径是会慢慢变形的，那这就影响分酸效果啦。有问题就解决问题，不要解决提问题的人嘛（笑）。所以大家就想着做槽式的，再来几个落酸管是否能解决。能解决，于是就有了这么个管槽式的结构。请注意，这个结构真的仅能用在硫酸行业，别的行业是这样的。

很厉害吧。
宜良对管式分酸器提出了新的解决方案，既然管式分酸器的孔径容易变形，就是在管式分酸器的小孔哪里套上非金属材料，完美的保护了小孔！！！但是我觉得这个小孔仅仅是延续了孔径的寿命，但是在孔径和接驳处的缝隙还需要注意一下。当然用管式做改进的话分布效果可能未必是比较好的。（“我觉得”后面一段仅为个人想法，也希望各位同行帮忙指正，更希望宜良的朋友加入进来讨论。）

待续吧，吃个东西先。

3. 分布效果好。
这个是比较深入的，我也尽量不掉书袋。
以下是议题：
什么是好，好的理化标准是什么？
我们需要多好？
现有的分酸器特点以及效果。
新型分酸器的研究方向。
对应新型干吸塔的填料使用情况。
气体分布器的使用情况。

什么是好，好的理化标准是什么？我们需要多好？
从化工过程来说，硫酸吸收H2O以及硫酸吸收SO3的过程都非常容易达到平衡的一个过程。所以这个过程达到平衡后所需的理论版并不多。陶瓷填料的出现，天生是为硫酸吸收准备的。首先抗腐蚀，其次不需要太高的比表面积，加工精度不需要太高，最后作为传统瓷器大国，陶瓷填料真的很便宜。
以上这么多废话，就是表达一个意思：硫酸干吸系统，不需要比表面积太高的填料。
在精馏吸收设计中，永远有一句话，那就是：有什么样的填料，那就需要配什么样的分布器。比表面积小的填料，对应滴点密度低的分布器。精馏吸收容易完成的化工过程，从节省成本上考虑的话，可以降低分布效果。
回到硫酸上，硫酸的滴点密度一般是40个/m2，大家都在吹嘘自己能到达43、83的时候，有没有想过这个干吸系统是否需要这样的分布效果？我本人觉得不需要！当然若是在成本售价一致的情况下，大家还是愿意选择滴点密度高的，至少心里觉得效果好嘛。其实在干吸系统，因为循环酸温的控制，并且害怕吸收不完全，循环酸量都是过量设计的。就好比瓢泼大雨一样的喷淋密度，无论哪个点的落酸量都远远超过了最低吸收量。放一个喷淋点和放十个喷淋点在这片就真的没什么区别啦。十个喷淋点意味着孔要多打几个，落酸管要多加几根。那可靠性可能就**降低了，完全违背了第一条第二条，简单可靠。为了不必要的数据提升而损失了简单可靠，我个人觉得是不可行的。
或许各位干硫酸的朋友对于我在本篇关于滴点密度并不赞同，毕竟直接打击了他们该方向研发的积极性嘛。可是别的项目是真的需要高的滴点密度呀，例如某些精细化工，需要使用到比表面积高达800~1400m2/m3的规整填料。那需要配备的分酸器你们觉得滴点密度需要多少？需要330个/m2。硫酸的陶瓷散堆比表面积才多少？80~250m2/m3。用得着330个/m2的滴点密度吗？
个人认为，在基于简单可靠且能满足分布要求的情况下40~60个/m2的滴点密度这个是可以满足分布条件的。

重中之重，现有分酸器的特点（以出现时间排序）：
管式分酸器。管式分酸器的特点就是只有管子，呵呵呵。主分酸管二分或者四分然后再二分，在最后一级管线上打上落酸孔，硫酸由孔流出与填料的气相接触完成吸收。从管式分酸器开始，大家对酸雾的控制一直有一个概念，那就是硫酸的吸收也好，还是水的吸收也好，都是放热反应。所以容易产生巨大的亚微米颗粒的酸雾。为了避免酸雾携带，大家都倾向于把分酸管（包括管式分酸器）埋到填料以下。让部分填料作为阻挡酸雾的捕沫器。管式分酸器的优点就是简单粗暴、价格便宜量又足（毕竟抗腐蚀嘛），甚至有说法是管式分酸器换三次的钱还比合金便宜。。。哎，谁让现在钢铁价格白菜价呢。缺点太明显了，不抗腐蚀，分布效果差，且维持初始分布效果的时间短。毕竟孔径在持续冲刷时容易变形，影响流出液体量，少量的分布不均我们认为还是可以接受的。但是大量的分布不均，例如分酸支管直接漏了，涝的涝死，旱的旱死。让经过气体形成了短路，那对于吸收效果影响是非常大的。“宜良的分酸器号称能解决腐蚀问题，但是管式分酸器的结构就决定了他能达到的分布效果上限。对于抗损抗坏引起的波动来说较弱。”引号部分侵删。
阳保分酸器。
待续。。。

很好，支持

厉害，佩服，

分析的很到位。有时候隔行如隔山。感谢分享，推动硫酸技术进步！

希望有新型的更好的分酸器设计理念推荐

厉害

裴清华 发表于 2017-4-30 08:36
分析的很到位。有时候隔行如隔山。感谢分享，推动硫酸技术进步！

感谢您的指导，后续在二楼三楼还有更新，我会尽量少讲理论，多讲实际。
二楼已经更新。也请帮忙指正，谢谢！

想要介绍什么？

citicmcc 发表于 2017-4-30 13:28
想要介绍什么？

干吸系统我的一点想法，或者你有什么想知道的，我这里有什么是写得不对的，都可以回帖一块交流嘛。

楼主，想请教一下你，我们做两个98%浓度的硫酸罐，同一罐区还有两个99.2%浓度和两个100.2%浓度的罐，六个罐罐顶通过管线串联，在一个98%浓度的硫酸罐顶设置一套挥发气收集系统，我不想用水吸收塔，不知您有没有更好的方案呢？

好帖，必须支持一下！

楼主很强。转行到硫酸这么快入门，不简单。行业中还有丁先生的碟式分酸器。
楼主提了个很好的问题，到底分布到多好就可以了？估计谁都没有仔细研究。当然能分好尽量。
阳保类的，对某些工况寿命可能长，但有的却寿命短，维修维护不方便。试想，阳保前提是必须有液体才能实现阳保，分酸器好多地方并不接触液体，或者即使接触但阳保电流很难到达。所以阳保类的很有局限的，但厂家市场力度比较大会造成不适合用的工况也用了。
如果宜良能做到楼主关注的喷嘴与主管结合部位耐腐蚀，那也是不错的高性价比产品。我见过四氟喷嘴的，四氟和其连接螺纹腐蚀了，没用到3年四氟喷嘴大多就掉了，还有非四氟的金属材料耐腐蚀能力差导致木桶效应，光有四氟耐腐蚀远远不够。

论坛游子 发表于 2017-5-2 22:19
楼主很强。转行到硫酸这么快入门，不简单。行业中还有丁先生的碟式分酸器。
楼主提了个很好的问题，到底分 ...

丁先生的分酸器我也看过他的文章，而且有邮件来往和当面请教，这部分我会在分酸器的效率这块有涉及。另外丁先生的分酸器在业内并没有太多业绩，可能收集运行效果上来说，还得多参加几次硫酸会，跟真正的用户交流后才能得知。

分酸器在我经历的装置使用情况看，抗腐蚀是重点，分酸点多少对工艺影响并没有想象中的那么重要，甚至有时候落酸器小管直接全部腐蚀掉了，才对指标有所体现，因此支持楼主分析的对分酸器的研究不需要对分酸密度搞得太高大上，重要的是合适价位的耐腐蚀材料，减少装置因此停工及检修风险是关键。

管式分酸器可以用上喷，当然雾沫挾带量会高一些。可以用布林克纤维除雾器来应对嘛^_^

弹指 发表于 2019-7-5 10:18
管式分酸器可以用上喷，当然雾沫挾带量会高一些。可以用布林克纤维除雾器来应对嘛^_^

技术与职业完美结合

弹指 发表于 2019-7-5 10:18
管式分酸器可以用上喷，当然雾沫挾带量会高一些。可以用布林克纤维除雾器来应对嘛^_^

惭愧，几年前不成熟的一些想法，被大神翻出来了。

在一定的填料高度范围内，分酸密度与填料高度也有负相关性，实际国内硫酸塔的填料设计都在3.5米以上，许多都在4米以上；对于这样的高的填料高度，设计合适的槽管分酸器有20点的密度已经足够。孟莫克在全球低于21点分酸密度的成功案例太多。