新型导流网格填料的开发与应用

摘?要： 本文阐述了我国合成氨厂以及众多煤化工行业或水处理等行业，在气体脱除硫化氢或以循环水进行除尘、降温等过程中，采用规整填料或散堆填料的应用情况。文中针对当前规整填料或散堆填料应用过程中存在的问题，着重介绍了自主研发的新型导流网格填料的技术特性和推广应用情况。

关键词： 导流网格填料开发?技术特性?应用

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1 问题的提出

我国合成氨厂以及众多煤化工行业或水处理等行业，在气体脱除硫化氢或以循环水进行除尘、降温等过程中，很多采用填料塔。填料塔是一种传统的气液接触传质（传热）的反应设备，其中，填料是传质（传热）的重要部件，它的结构设计直接影响到其传质（传热）的优劣和装置的长周期稳定运行。

在脱硫或降温、洗涤、除尘过程中不可避免地有悬浮硫、副盐结晶或尘粒杂质等沉积在填料的表面，逐步引起塔设备的堵塞，造成塔内气液分布不均匀、阻力上升、传质（传热）效果下降，特别当填料层内因淤积严重而堵塞填料通道时，则将影响生产的安全稳定运行。

多年来，填料塔常用的填料主要有：以塑料、金属或陶瓷为材质的拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等散堆填料；也有由松木为材质的格栅填料（俗称木格子），后在80年代中期改造为以塑料为材质的格栅填料；还有以金属（或塑料）为材质的板波纹填料等等。木格子填料不仅涉及到材料来源的问题，还有涉及到木格子填料既笨重又容易破损、使用寿命短，以及初始使用必须进行的复杂而漫长的脱脂过程而影响整个生产系统整体快速投入稳定运行等问题，而被淘汰；相继而被代替的塑料格栅填料，虽然解决了塔阻力大、不易堵塔等问题，但由于比表面积相比常规散堆填料要小得多、气体净化度难达标，且其制作结构上的因素，填料的结构稳定性和耐压强度差，易发生填料变形、坍塌，在实际生产应用中暴露出诸多问题；塑料散堆填料虽能达到较好的传质（传热）效果及装填方便，但由于流道的不规则，易产生气、液偏流和沟流现象，悬浮硫和副盐等固体物易在填料层内堵塞，阻力易升高，清洗易破碎，导致生产周期短等问题。

2 各种填料型式的比较与导流网格填料的研发

化工填料主要分规整填料和散堆填料两大类。

规整填料具有气液分布均匀、传质效率（传热）高、生产能力大等优势。通常概念的规整填料，是由金属（不锈钢）薄板或丝网经特殊加工制作而成。虽有较高的传质（传热）效率，但因其结构紧密孔隙率小，一般应用在介质清洁的传质（传热）设备或溶液精馏、雾沫分离等化工塔器中，不宜应用于脱硫、煤气除尘除焦等富含固体悬浮物的生产上。否则，固体悬浮物会很快在填料内淤积而堵塞通道，直接影响使用效果。?

应用在脱硫、气体除尘、洗涤、降温或水处理领域的规整填料，以往有木格子或竹格子填料，近期有塑料格栅填料等。此类规整填料由于填料结构规整，填料流通道的形式和大小易于选择调整，气、液流动性能好，阻力小，不易堵塔。但上面已提及此类规整填料，木格子填料存在材料来源问题及笨重易破损、开车前漫长而顽固的脱脂等问题；而塑料格栅填料存在结构不合理、易变形坍塌、比表面积小、净化度难达标等问题。

散堆填料，有金属、塑料或陶瓷制成的各种品种，具有比表面积大、结构简单、造价低、装卸清洗方便等特点。在脱硫、煤气除尘洗涤降温等生产领域较为广泛应用的有拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等多种型号的塑料或金属散堆填料，也有陶瓷散堆填料应用在较高温度工况下的气体除尘、洗涤、降温或水处理领域。由于散堆填料堆放不规则，气、液在填料层内是无序的流动，因此易产生气、液的偏流和沟流现象。特别是当溶液中含有一定量的固体物、悬浮物时，易在填料层内淤积而堵塞填料通道，严重影响填料塔的传质（传热）效率。散堆填料在生产运行过程中，阻力易增大、易偏流、易堵塔、生产周期短、清洗易破碎等问题，使用效果也不很理想。

近年来，具有各种不同理化特性的填料产品不断推出。行业内也有许多专家及工程技术人员，以不同的方式，在寻找理想的解决方法。

我公司自主研发的导流网格填料，已被授权为国家专利，经多家单位脱硫系统使用，效果出色，反响很好。该导流网格填料正是针对填料塔的特定工况条件，结合各种填料特点而开发的一种新型填料。它具有规整填料气、液流动性能好、阻力小的特点，垂直的流道设计，使悬浮物很难淤积于填料内；也具有相当于散堆填料比表面积大的特点，由于填料表面特殊的导流部件设计，填料比表面积成倍的提高，并使得液体在填料表面自分布能力好，气、液分布均匀，传质（传热）效率得到有效提高。

3 导流网格填料的基本特性

我公司自主研发的导流网格填料，能广泛应用在气体脱硫、气体除尘、洗涤、降温或水处理领域，应用在生产过程中具有悬浮物、副盐结晶反应或具有胶质特性、尘粒杂质等介质的填料塔器中，其表面特有的导流部件设计以及合理的比表面积、合理的空隙率、合理的流道、合理的材质是此填料的关键所在。

◆导流网格填料特有的导流部件设计，使其比表面积成倍增加。比表面积是填料的重要参数，它是影响传质（传热）效率的关键性参数。导流网格填料的实际比表面积利用率高于散堆填料。

◆?导流网格填料特有的导流部件设计，由此而带来的效果是：填料的实际比表面积利用率得到有效增加。当溶液自上而下流经填料层时，在填料内、外表面均会产生无数条垂直的、致密的微微细流，在填料表面形成一层薄薄的均匀的水帘（液膜）。良好的液体导流性能和均匀分布性能，使得气、液相在填料层内有序而均匀地分布，很好地避免填料表面干流区（盲区）的产生，气、液二相得到完美的接触，填料的实际比表面积利用率得到有效增加，这是传质（传热）效率得到提高的关键。

◆ 空隙率是影响气、液相通过填料层能力的重要参数。结构特殊的导流网格填料，具有较大的空隙率，能有效地降低填料层的阻力，填料层持液量下降，填料塔的“液泛”速度提高。

◆规则的垂直流道，缓解了悬浮物、胶状物等杂质在填料层内的沉积，使得不易堵塔、塔阻小、生产运行周期长。以物理的方法解决了填料堵塞的难题。

◆?导流网格填料以聚丙烯或增强聚丙烯为材料，用注塑的方式一次注塑成型。它不仅具有良好的结构稳定性、耐腐蚀性，同时具有良好的抗压强度、使用寿命长、重量轻、装卸方便等特点。?

◆?导流网格填料由于其填料实际的比表面积利用率得到有效增加，因此在脱硫塔生产处理能力不变、填料层高度相同的脱硫工况下，可降低脱硫溶液的循环量，有利节能降耗、降低运行成本。

4 导流 网格填料结构与安装方法

4.1导流网格填料结构与组装

导流网格填料是由聚丙烯或增强聚丙烯为材料，经注塑方式一次注塑制成块状单元结构。根据填料塔的直径，设计填料的加工尺寸，按照填料的加工尺寸把单元结构加工成不同样式的板块，按形状不同依次编号，然后拼装成圆形，如此组合成填料的每一层。具体结构如图1所示。

4.2 导流 网格填料安装方法

为促进气、液二相在填料层内达到更完美的接触，有利于进一步提高传质（传热）效率，填料的安装方法也至关重要。

安装方法是：一个组合内的每层板块互相呈90°交叉叠放；一个组合与另一个组合之间则互呈45°交叉叠放。

5 导流网格填料的应用

? 目前应用的单位主要有：

江山双氧水有限公司水煤气脱硫系统；福建邵武化肥有限公司半水煤气脱硫系统；杭州龙山化工有限公司半水煤气脱硫系统；安徽晋煤金龙源化工有限公司（原安徽肥西化肥厂，是脱硫先进单位）半水煤气脱硫系统；安徽省颍上鑫泰化工有限公司半水煤气脱硫系统等。

6 结 论

导流网格填料比表面积大、气液自分布功能好、实际有效的比表面积利用率高、填料流道通畅、抗堵性能强、结构稳定可靠，是一种高效、低阻力、低持液量、大通量的规整填料。适用于含有悬浮物、副盐结晶或尘粒杂质的气液相传质、吸收、洗涤、降温等化工过程，如湿法脱硫、含尘量大的气体洗涤净化、降温等生产过程的填料塔中使用。

什么是pta石化新材料

间而言之，PTA是一种化工原料，从原油经过一系列工序提炼而出，主要用于制造涤纶等化工产品。

PTA是精对苯二甲酸（Pure Terephthalic Acid）的英文简称，在常温下是白色粉状晶体, 无毒、易燃，若与空气混合，在一定限度内遇火即燃烧。

（一）PTA生产过程

PTA为石油的下端产品。石油经过一定的工艺过程生产出石脑油（别名轻汽油），从石脑油中提炼出MX（混二甲苯），再提炼出PX（对二甲苯）。PTA以PX（配方占65％－67％）为原料，以醋酸为溶剂,在催化剂的作用下经空气氧化（氧气占35％－33％），生成粗对苯二甲酸。然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经结晶、分离、干燥、制得精对苯二酸产品，即PTA成品。国际、国内有厂家生产粗对苯二甲酸，如三鑫石化的EPTA，韩国三南的QTA等。生产工艺中少了后面的精制过程。成本低，具有价格优势，可满足不同聚酯企业需要。

(二) PTA的用途

PTA是重要的大宗有机原料之一，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。同时，PTA的应用又比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯，PET)。生产1吨PET需要0.85－0.86吨的PTA和0.33-0.34吨的MEG（乙二醇）。聚酯包括纤维切片、聚酯纤维、瓶用切片和薄膜切片。国内市场中，有75％的PTA用于生产聚酯纤维；20％用于生产瓶级聚酯，主要应用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装；5％用于膜级聚酯，主要应用于包装材料、胶片和磁带。可见，PTA的下游延伸产品主要是聚酯纤维。

聚酯纤维，俗称涤纶。在化纤中属于合成纤维。合成纤维制造业是化纤行业中规模最大、分支最多的子行业，除了涤纶外，其产品还包括腈纶、锦纶、氨纶等。2005年中国化纤产量1629万吨，占世界总产量4400万吨的37％。合成纤维产量占化纤总量的92％，而涤纶纤维占合成纤维的85%。涤纶分长丝和短纤，长丝约占62％，短纤约占38％。长丝和短纤的生产方法有两种：一是PTA和MEG生产出切片、用切片融解后喷丝而成；一种是PTA和MEG在生产过程中不生产切片，而是直接喷丝而成。

涤纶可用于制作特种材料如防弹衣、安全带、轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布及缘绝材料等等。但其主要用途是作为纺织原料的一种。国内纺织品原料中，棉花和化纤占总量的90%。我国化纤产量位列世界第一，2005年化纤产量占我国纺织工业纤维加工总量的2690万吨的61%。化纤中涤纶占化纤总量的近80%。因此，涤纶是纺织行业的主要原料。涤纶长丝供纺织企业用来生产化纤布，涤纶短纤一般与棉花混纺。棉纱一般占纺织原料的60％，涤纶占30－35％，不过，二者用量因价格变化而替代。

我国由扬子石化、浙江大学、华东理工大学共同承担的中国石化"十条龙"攻关专案之一的扬子石化精对苯二甲酸(PTA)成套技术，已开发出具有自主智慧财产权的新型氧化反应器与更为先进的氧化工艺，可使PTA新建专案总投资比引进装置节省20%-30%，国产化工艺的能量消耗比目前引进的PTA装置节能20％以上，目前已申请专利12项(巳获授权6项)。成套工艺包中PX氧化主要技术指标达到20世纪90年代末国内引进装置的技术水平，TA精制技术经济指标和产品质量达到国际先进水平。转鼓式真空过滤机的国产化研究、小流量高温高压高速离心泵研究，填补了PTA精制生产中国产化转鼓式真空过滤机的空白。这些技术将在扬子石化新一轮PTA装置改造中得以应用。

PTA的生产分为两大工序：氧化工序与加氢精制工序。目前各类PTA工艺在加氢精制方面的设计基本相同，差别主要在氧化部分，分为高温工艺、中温工艺和、低温工艺三类。除氧化反应条件不同外，各类工艺在氧化反应器单元、尾气处理系统、浆料处理系统的设计方面都有显著差异。

根据目前PTA装置日趋大型化的要求，该PTA工艺的设计产能为60万-80万吨/年，其中氧化反应器采用2台并联操作，其他装置均采用单系列。流程可分为4个模组：氧化反应器单元、尾气处理单元、浆料处理单元、加氢精制单元。原料对二甲苯、溶剂醋酸、催化剂、空气加入氧化反应器进行氧化反应，反应热通过溶剂蒸发转换成蒸汽与尾气一道从塔顶移出，选人尾气处理单元，尾气经过多级换热、吸收、气体净化、精馏脱水，回收能量和溶剂，然后排放。反应器生成的TA浆料从底部排出，进入浆料处理单元，浆料通过多级结晶和补充氧化、过滤、干燥进行液固分离，分离出的母液大部分返回氧化反应器，少部分抽出净化。干燥后的粗对苯二甲酸(CTA)送到加氢单元进行精制得到PTA。

(1)氧化反应器单元：采用反应／精馏一体化设计，下部为无搅拌的鼓泡塔反应器，上部为精馏塔。精馏段采用规整填料或多块高效塔板直接利用反应热进行溶剂脱水。反应段下部设气体分布器，底部出料，反应段高径比为4-7。单台反应器产能设计为30万~40万吨/年，直径4.7-5.2m，总高30-35m。反应温度在185~190℃，溶剂比、停留时间、含水量等条件的设定兼顾了氧化反应、结晶粒径、溶剂消耗等方面的要求。实验室研究与工业实验均表明，该反应器能够满足氧化反应的多方面需求。与引进的搅拌釜反应器比较，同样产能的鼓泡塔反应器体积要大25％-30％，但由于其呈细长结构，且无运动部件，造价和操作费用反而比搅拌釜低廉得多。同时，由于直接利用反应热进行精馏，在节能降耗方面比搅拌釜具有更大的优势。

(2)尾气后处理单元：反应器尾气合并后进入多级冷凝器并流冷凝，冷凝器同时副产不同能级的蒸汽，大部分蒸汽通人蒸汽透平回收能量，一部分用于脱水塔供热；冷凝后的尾气通过2段吸收塔回收PX和醋酸，然后通过尾气净化去除有机成分，进入尾气膨胀机回收能量、排放。塔顶冷凝液大部分回流到氧化反应器，少部分抽出到脱水塔脱水，脱水塔采用共沸精馏技术，有利节能与减少醋酸消耗。压缩机、蒸汽透平、尾气膨胀机采用共轴连线，除开车启动外，不再需要外部提供能量。尾气处理流程的这种设计借鉴了杜邦与三井工艺的长处，既消除了脱水与换热的瓶颈，又最大限度利用了反应热。

(3)浆料后处理单元：氧化反应器出口浆料合并后进人三级串连结晶器，第一结晶器通人少量空气进行补充氧化；浆料经后续的结晶器减压蒸发浓缩后进入真空过滤机分离固体，过滤母液大部分回流反应器，少部分抽出进行除杂和催化剂回收；固体进人干燥机干燥后制成CTA粉料，再力口氢精制得PTA产品。浆料处理流程的设计主要借鉴了Amoco工艺的思路，有利于结晶和干燥，可消除粒径和干燥方面的瓶颈。上海石化公司开发的具有自主智慧财产权的年产80万吨PTA工艺包和成套技术最近也通过中石化权威技术验收，达到国际先进水平，可望用于建设国产化的世界级PTA生产装置。据介绍该技术如果投入工程化应用，预计可节省技术专利引进费约人民币1.9亿元。同时，通过采用国产化装置，还可节省装置投资约1.4亿元。

什么是弱磁无机新材料？

用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、矽化物以及各种非金属化合物经特殊的先进工艺锻造提取合成，形成具备稳定的特殊内部元素结构，产生仿弱磁性磁场，达到对映外部效用，从而实现去杂净化的效应的新型材料。

什么是高技术新材料

新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、 材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按组分 分，有金属材料、无机非多属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材 料效能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化效能，以满足高强度、高刚度、高 硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等效能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应， 以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等 。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯矽、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模积体电路的诞生，使 计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力 可增大24％；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现，等等。

石化新材料企业会产生哪些危险废弃物

石油化工存在的危险化学品很多的，根据国家环保部的《危险化学品目录（2015版）》。石化的危险化学品有氨、苯、二甲醚等。还有很多，就不一一类举了。具体的你可以去查《危险化学品目录（2015版）》。

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盼石新材料是上海一家专门从事新材料技术领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务、建筑装饰装修建设工程设计施工一体化企业，旗下主打的是生态透水混凝土和彩色地坪。

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北京石化新材料科技产业基地位于首都西南燕房卫星城东部。燕山人力资源服务中心（石化新材料科技产业基地A座1层大厅）

什么样建筑材料叫新材料呢？

低碳：促产业提速快速发展

环保低碳是当今世界主流，减少碳排放是国家长期目标。由于聚苯硫醚（PPS）纤维具有耐磨损、高熔点（200度不熔化）和稳定性的特征，为工业除尘首选材料，在我国煤炭、电力、水泥行业被广泛使用，充当减排的“尖兵”。有资料显示，目前，我国燃煤电力、燃煤锅炉袋式除尘装置占到除尘装置总量不到10％。随着国家环保力度加大，对袋式除尘技术优势的认识也逐步提高，PPS纤维的年需求量将以每年30％以上的速度增长，市场前景十分广阔。另外，PPS纤维在城市垃圾焚烧、汽车尾气除尘、保温材料、绝缘材料、化工过滤材料等其它方面的应用也十分广阔，需求量也逐年加大。

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