階梯環(huán)產(chǎn)品的工業(yè)應(yīng)用
1、在煉油廠減壓蒸餾塔中應(yīng)用
煉油廠減壓蒸餾塔頂油汽冷凝段(Φ4.2m)用Dg50碳鋼階梯環(huán)代替原三層圓泡帽塔盤(pán)，填料屋高度1.36m。更換后壓降為3mmHg，權(quán)為原來(lái)的11.5%，填料的取熱量為22~32萬(wàn)kcal/h.m3。塔頂溫度調(diào)節(jié)靈敏，可穩(wěn)定在60~80℃。蒸發(fā)層的真空度比以前提高很多，每小時(shí)可節(jié)約蒸汽4.6噸。
2、用于脫碳系統(tǒng)的吸收塔和再生塔
某綿綸廠制氫車間設(shè)計(jì)能力為1000m3(標(biāo))/h。其脫碳系統(tǒng)的吸收塔及再生塔原都采用35×35×4的瓷拉西環(huán)作填料。改用碳鋼和聚丙烯階梯環(huán)后，生產(chǎn)能力達(dá)到了1307 m3(標(biāo))/h，超過(guò)了原來(lái)的最高水平1267m3(標(biāo))/h;吸收與兩生能力顯著提高，傳質(zhì)系數(shù)大約提高50%;操作平穩(wěn)、質(zhì)量良好。
3、中型化肥廠合成氨脫碳裝置中應(yīng)用
(1)以前，某廠二次脫碳采用陶瓷拉西環(huán)，傳質(zhì)效率低，且易破碎并堵塞換熱器;二次脫碳?xì)庵蠧O2含量經(jīng)常超標(biāo)，導(dǎo)致甲烷化超溫，影響催化劑壽命，且氫耗增加。自1984年二次脫碳及二次再生采用階梯環(huán)后，在日產(chǎn)180噸合成氨的高負(fù)荷下，二次脫碳?xì)庵蠧O2含量仍小于0.1%。
將二次脫碳吸收塔陶瓷拉西環(huán)改為金屬階梯環(huán),同時(shí)對(duì)填料支承柵板及液體分布板進(jìn)行更新改造;并將二次脫碳再生塔陶瓷拉西環(huán)改用金屬和聚丙烯階梯環(huán)，取得了明顯的效果。
改造后的技術(shù)效果及經(jīng)濟(jì)效益：
�、� 徹底消除了因二次脫碳?xì)庵蠧O2含量超標(biāo)引起甲烷化催化劑超溫的因素;
�、� 經(jīng)測(cè)定，二次脫碳塔阻力由原來(lái)的0.05MPa降到0.03MPa;處理氣量由原設(shè)計(jì)的14800 m3(標(biāo))/h增至17690m3(標(biāo))/h，生產(chǎn)能力提高約20%;
�、� 提高了二次脫碳?xì)獾膬艋�，CO2含量由原先的0.3~0.4%;降至0.07~0.09%;
④ 再生塔溶液再生不必開(kāi)蒸汽加熱，低變工藝氣體熱量完全滿足溶液再生所需熱量;
�、� 以二次脫碳?xì)庵泻緾O2降低0.2%計(jì)，在現(xiàn)有能力下，甲烷化反應(yīng)少消耗的氫氣可使每天增產(chǎn)合成氨1.47t;同時(shí)合成氯弛放氣減少排放，使日增產(chǎn)合成氯1.83t，兩項(xiàng)共計(jì)增產(chǎn)3.3t/d。年生產(chǎn)日按290計(jì)，則增產(chǎn)957t/a。按300元/噸計(jì)，年產(chǎn)值達(dá)28.71萬(wàn)元。改造完工后，投資計(jì)23萬(wàn)元，不到一年即得以回收
(2)某廠設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)6萬(wàn)噸合成氨和11萬(wàn)噸尿素。氣體凈化工藝為常壓改良ADA脫硫中溫變換、加壓改良ADA脫硫、氨基乙酸熱鉀堿脫碳、銅氨洗，凈化脫碳生產(chǎn)流程為兩段吸收、兩段再生。Φ2200mmCO2吸收塔結(jié)構(gòu)為上段10m瓷環(huán)，下段25塊雙溢流篩板。
自投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)常出現(xiàn)CO2吸收塔操作不穩(wěn)、塔壓差波動(dòng)，甚至攔液、帶液，因而必須對(duì)CO2吸收塔進(jìn)行改造。1982年將原設(shè)計(jì)吸收塔上段的38 m3瓷質(zhì)拉西環(huán)(Φ38×38×3mm、Φ50×50×5、Φ80×80×8)改為Dg60×30×3陶瓷階梯環(huán)，并對(duì)塔結(jié)構(gòu)及塔板篩孔，堰高和液封高度作相應(yīng)修改，使塔的生產(chǎn)能力得到提高，并改善了塔的操作性能。改造后，CO2吸收塔處理氣量由原來(lái)的22000~25000 m3(標(biāo))/h提高到26000~27000m3(標(biāo))/h(折合入塔變換量32800~34100m3(標(biāo))/h)，從而使合成氨產(chǎn)量提高到一個(gè)新的水平。改造后的再生氣CO2純度亦有顯著提高。
(4)氫氰酸發(fā)生塔和α-甲基丙烯酸甲酸精制塔的改造
某廠的氫氰酸發(fā)生塔和α-基丙烯酸甲酸精制塔，由瓷拉西環(huán)填料改為瓷階梯環(huán)填料，收到了很好的效果。
氫氰酸發(fā)生塔塔徑為Φ400mm，四段，每段裝填料0.8m。改造前裝Dg20mm瓷拉西環(huán)填料，由于HCN易聚合堵塔，每月需拆塔清洗兩次，不但影響生產(chǎn)，耗費(fèi)人力、物力，而且氰化冷凝器嚴(yán)重堵塞，需用電鉆鉆通，檢修時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染更為嚴(yán)重，產(chǎn)品得率也受到影響。改為Dg50mm瓷階梯環(huán)(井)填料后，由于塔壓降降低，釜溫下降，50天后拆修檢查，填料完整無(wú)損，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)聚合現(xiàn)象。
α-基丙烯酸甲酸精餾塔，為一間歇減壓精餾塔，塔徑為Φ250mm，裝填料六段共4.8m。改造前裝Dg25mm瓷拉西環(huán)填料，每20天需清洗一次，全年約18次。曾試用過(guò)瓷矩鞍環(huán)填料，雖塔壓降有所降低，但由于瓷矩鞍填料滯液量大，容易發(fā)生堵塔，不能滿足生產(chǎn)要求，更換Dg50mm瓷階梯環(huán)(井)填料后，操作達(dá)歷史最好水平，與改造前相比，日產(chǎn)量增長(zhǎng)20%，產(chǎn)品純度由98.74%提高到99.26%。改造運(yùn)行一年后，拆塔檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堵塔現(xiàn)象，取得了較好的效果。此例說(shuō)明，瓷階梯環(huán)填料較瓷矩鞍環(huán)填料的壓降更低，滯液量更小，價(jià)格較瓷矩鞍環(huán)稍貴，所以在同樣使用效果時(shí)仍應(yīng)優(yōu)先考慮采用瓷矩鞍環(huán)填料。
(5)加鹽萃取精餾塔的改造
某廠采用加鹽萃取精餾制取無(wú)水乙醇的工藝過(guò)程，萃取精餾塔原設(shè)計(jì)塔徑為Φ440mm，裝塔6×6mm瓷拉西環(huán)填料，現(xiàn)改為Dg25鋁階梯環(huán)填料，填料裝填高度比拉西環(huán)填料下降1/3，產(chǎn)品質(zhì)量仍可達(dá)到原來(lái)的指標(biāo)。過(guò)去塔的操作已接近液泛，不好控制。更換填料后，生產(chǎn)能力較原來(lái)提高50%。溶劑比過(guò)去維持在1.2以上，現(xiàn)降為1~1.2之間。此項(xiàng)改造已有4年多的時(shí)間，改造后生產(chǎn)一直穩(wěn)定正常。
(6)聚丙烯階梯環(huán)在常壓脫硫塔中的應(yīng)用
某化肥廠有一Φ3.5m的常壓脫硫塔，含硫半水煤氣用A.D.A溶液進(jìn)行脫硫。脫硫塔總高27m，上部裝有3.5m高填料層,下部為空塔段。過(guò)去采用木格柵填料和聚丙烯矩鞍填料，后改裝Dg76聚丙烯階梯環(huán)填料，取得了很好的效果。具體如下;
a. 改造后與另一座并聯(lián)的、塔徑相同的木格柵填料塔相比，在滿足出塔半水煤氣中含硫要求的條件下，階梯環(huán)填料塔為木格柵填料通量的2.3倍，液氣比較木格柵填料塔小1/2，壓降約為木格柵塔的1/4。
b. 改造后與改造前裝填的Dg76聚丙烯矩鞍環(huán)塑料填料相比，階梯環(huán)填料的通量為矩鞍環(huán)填料的1.5倍，壓降僅為矩鞍填料塔的1/2。階梯環(huán)填料塔對(duì)氣體凈化度提高了一倍，并且解決了使用矩鞍環(huán)填料易發(fā)生硫堵的問(wèn)題。
(7)聚丙烯階梯環(huán)在硫酸亞鐵氨溶液脫硫中應(yīng)用
某化肥廠是小合成氨廠，采用硫酸亞鐵氨溶液脫硫。脫硫吸收塔為Φ1300mm，高9m及Φ1400mm，高8m的二塔串聯(lián)使用。過(guò)去采用Dg50瓷拉西環(huán)，自80年開(kāi)始用Dg76聚丙烯塑料階梯環(huán)填料代替瓷拉西環(huán)填料。過(guò)去使用瓷拉西環(huán)填料，由于硫膏堵塔，每月要清塔1~2次，不但填料破碎量大，而且清理困難。改用Dg76聚丙烯階梯環(huán)填料后，可以兩個(gè)月清洗塔一次，填料可以重復(fù)使用，減少了更換填料的勞動(dòng)強(qiáng)度和費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本。
(8)聚丙烯階梯環(huán)在CO2水洗塔中應(yīng)用
某化肥廠CO2水洗塔，將原Dg50瓷拉西環(huán)填料更換為Dg塑料階梯環(huán)填料后，該塔氣體負(fù)荷增加了40%，壓降僅為瓷拉西環(huán)的1/2。又如某化肥廠改造后氣體負(fù)荷增加10%，壓降減少1/2，CO2的吸收率提高了10~20%。
(9)聚丙烯階梯環(huán)在鹽鹵脫溴中應(yīng)用
某鹽廠采用亞硫酸法從地上鹵水中吹溴，其吹出塔和吸收塔均采用Dg50瓷拉西環(huán)填料。該廠在Φ300mm的實(shí)驗(yàn)塔中采用Dg50塑料階梯環(huán)填料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明塑料階梯環(huán)填料的壓降僅為瓷拉西環(huán)填料的30%左右，采用6.5mm高的塑料階梯環(huán)填料層，可相當(dāng)10m瓷拉西環(huán)填料層的吹出和吸收效果。
根據(jù)對(duì)年產(chǎn)500t吹溴廠的初步設(shè)計(jì)估算，采用塑料階梯環(huán)填料。代替瓷拉西環(huán)填料充填吹出塔和吸收塔，采用亞硫酸法的工藝條件，可較過(guò)去用堿法制溴成本下降16%，基建投資可降低15%。該裝置現(xiàn)已投產(chǎn)。
(10)農(nóng)藥生產(chǎn)中HCl吸收塔
某農(nóng)藥廠在生產(chǎn)異稻瘟凈過(guò)程中，以異丙醇和三氯化磷為原料，生產(chǎn)O，O-二異丙基亞磷酸酯、氯丙烷及氯化氫氣體。生成的酯化物在常溫下穩(wěn)定性很差，特別在酸性介質(zhì)存在時(shí)，其水解反應(yīng)更為激烈，所以要求將反應(yīng)所產(chǎn)生的HCl氣體迅速排掉，以使系統(tǒng)有盡可能高的真空度，以利酯化的進(jìn)行。該廠在反應(yīng)鍋和真空泵之間，設(shè)計(jì)了一個(gè)Φ350mm的填料吸收塔，內(nèi)裝Dg38聚丙烯塑料階梯環(huán)填料3.2m高，代替原有的一個(gè)篩板式鼓泡塔。
填料塔在真空度約為650mmHg下操作，空塔氣速為1.06m/s，液體噴淋密度為4m3/m2·h，全塔壓降為3.5mmHg(包括管件阻力在內(nèi))，塔底鹽酸濃度為19.2%(wt%)，塔頂尾氣中HCl氣體濃度為0.434g/ m3，HCl吸收率為99.8%。改造后由于HCl氣體及時(shí)排出，反應(yīng)鍋真空度提高，從而降低了原料的消耗，每年可節(jié)約原料費(fèi)近10萬(wàn)元。
(11)酸洗尾氣吸收塔
酸洗尾氣吸收塔對(duì)填料的要求是既能耐酸性尾氣的腐蝕，又具有較高的吸收效率和較低的壓降，以利降低能耗和采用耐酸性尾氣腐蝕的低壓塑料風(fēng)機(jī)。四機(jī)部第十設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了SPF型酸性氣體處理裝置的定型設(shè)備，其中吸收塔內(nèi)裝Dg38塑料階梯環(huán)2m，用10%NAOH溶液吸收HCl，H2SO4，HF等酸性尾氣。吸收率可達(dá)可90%，全塔壓降僅為27mmHg。采用10%NaOH溶液及噴氣體氨的辦法吸收HNO3尾氣，效率可達(dá)70~80%。
(12)酸霧凈化塔
某鋼廠酸霧凈化塔中充填聚丙烯階梯環(huán)填料，用1%的廢NaOH做吸收液，吸收H2SO4酸霧，平均吸收率可達(dá)95%，氮氧化物平均吸收率達(dá)63.7%，達(dá)到國(guó)家頒布的排放標(biāo)準(zhǔn)。