Xử lý các điều kiện khắc nghiệt: Lựa chọn lá lọc cho cây trồng có lưu huỳnh nóng chảy và axit sunfuric

Tại trung tâm của một nhà máy sản xuất axit sulfuric-quy mô thế giới, giai đoạn lọc lưu huỳnh nóng chảy được cho là một trong những môi trường khắc nghiệt nhất về mặt cơ học và hóa học mà một hệ thống phân tách có thể phải đối mặt. Hoạt động liên tục ở nhiệt độ dao động giữa130 độ và 150 độ, và được giao nhiệm vụ tách tro nguyên tố, bitum và tạp chất carbon phức tạp có tính mài mòn cao khỏi lưu huỳnh lỏng, phần cứng lọc công nghiệp tiêu chuẩn nhanh chóng xuống cấp.

Khi lá lọc bị hỏng trong mạch lưu huỳnh nóng chảy, hậu quả vận hành sẽ vượt xa chi phí trực tiếp để thay thế màn hình kim loại bị hỏng. Việc bỏ qua chất rắn không được phát hiện có thể phá hủy nhanh chóng và không thể phục hồi được lớp xúc tác vanadi pentoxide (V2O5) bên trong bộ chuyển đổi. Việc đầu độc chất xúc tác này khiến hiệu suất chuyển đổi SO2 thành SO3 giảm đáng kể, làm tăng lượng khí thải và buộc cơ sở phải đóng cửa đột ngột, trị giá hàng triệu đô la.

Đối với các kỹ sư xử lý và người quản lý bảo trì, hiểu cách lựa chọn, chỉ định và duy trìlá lọc bằng thép không gỉđối với dịch vụ lưu huỳnh nóng chảy khắc nghiệt là điều tối quan trọng để đảm bảo thời gian hoạt động liên tục của nhà máy và bảo vệ thiết bị vốn ở hạ nguồn.

Để hiểu được các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng đối với lá lọc lưu huỳnh, các kỹ sư phải tính toán tác động kinh tế sau này của một rò rỉ đường vòng duy nhất. Hệ thống lọc lưu huỳnh nóng chảy-cho dù sử dụng bình lá áp thẳng đứng hay nằm ngang-là tấm chắn chính bảo vệ bộ chuyển đổi quá trình tiếp xúc.

Khi tro mịn, silic hoặc cặn đi qua vành lá lọc bị hư hỏng hoặc vải lưới bị rách, nó sẽ đi thẳng vào đầu đốt lưu huỳnh. Lưu huỳnh được đốt thành khí sulfur dioxide (SO2), nhưng các hạt tro vô cơ-không cháy được mang theo dòng khí nóng thẳng vào bình chuyển đổi.

Khi vào bên trong, các vi-vi hạt này sẽ lắng trực tiếp vào các vòng xúc tác vanadi pentoxide (V2O5) xốp. Điều này kích hoạt chế độ lỗi nhiều{4}}có tính hủy diệt:

● Làm mờ lỗ chân lông:Tro bịt kín các bề mặt hoạt động cực nhỏ của chất xúc tác, làm dừng vĩnh viễn phản ứng hóa học.

● Phân luồng khí và giảm áp suất đột biến:Khi tro tích tụ trong các khoảng trống giữa các vòng xúc tác, nó sẽ hạn chế dòng khí. Máy thổi chính của nhà máy phải làm việc vất vả hơn đáng kể để đẩy khí đi qua lớp đệm, làm tăng mức tiêu thụ điện năng. Cuối cùng, sự sụt giảm áp suất buộc toàn bộ nhà máy phải suy giảm-hoặc phải ngừng hoạt động khẩn cấp để sàng lọc và sàng lọc chất xúc tác cực kỳ đắt tiền.

● Sàng lọc tổn thất:Việc sàng lọc cơ học các chất xúc tác bị bẩn thường dẫn đến thất thoát vật lý từ 10% đến 15% vật liệu hoạt động do hao mòn, khiến các cơ sở tiêu tốn hàng trăm nghìn đô la chỉ riêng phí bổ sung.

Việc lựa chọn phần tử lọc phù hợp đòi hỏi phải đi sâu vào tính chất hóa lý mạnh mẽ chi phối lưu huỳnh lỏng ở nhiệt độ cao:

1. Cửa sổ độ nhớt nhiệt tới hạn

Lưu huỳnh nguyên tố phải được kiểm soát chặt chẽ trong cửa sổ nhiệt hẹp để có thể xử lý được. Tại115 độ, lưu huỳnh tan chảy thành chất lỏng-chảy tự do màu vàng có độ nhớt thấp khoảng 11 cP. Khi nhiệt độ tăng lên về phía140 độ, độ nhớt của nó giảm thêm một chút, khiến đây trở thành vùng lọc tối ưu.

Tuy nhiên, nếu nhiệt độ giảm xuống dưới120 độdo các điểm lạnh trong vỏ bộ lọc, lưu huỳnh ngay lập tức kết tinh, tạo ra sự đóng băng cục bộ-có thể làm nát vải sợi về mặt vật lý. Ngược lại, nếu nhiệt độ tăng vượt quá158 độ, các vòng lưu huỳnh vỡ ra và polyme hóa thành các chuỗi phân tử dài, rối rắm. Độ nhớt ngay lập tức tăng vọt từ11 cPkết thúc90.000 cP, biến chất lỏng thành một loại nhựa dày, không thể bơm được, làm mờ mặt lá lọc. Các tấm lá lọc phải chịu được sự chuyển đổi nhiệt nghiêm trọng này và các chuyển động cấu trúc xảy ra mà không bị nứt hoặc cong vênh.

2. Luyện kim chống ứng suất-Ăn mòn và mỏi nhiệt

Khi lá lọc chuyển đổi giữa nhiệt độ phòng trong quá trình làm sạch và145 độtrong quá trình hoạt động, kim loại sẽ giãn nở nhiệt đáng kể. Trong lá 5-lớp tiêu chuẩn, vải dây lọc bên ngoài, lõi thoát nước bên trong và khung chu vi hình chữ U- nặng có khối lượng cấu trúc và mặt cắt ngang rất khác nhau.

Nếu sử dụng phương pháp lắp ráp cấp thấp, khung dày hơn sẽ giãn nở chậm hơn lưới thép mịn. Sự chênh lệch nhiệt này gây ra ứng suất cắt mạnh lên các khớp, gây mỏi nhiệt. Qua nhiều chu kỳ vận hành, hiện tượng mỏi này sẽ cắt đứt các mối hàn tại chỗ, làm gãy các đinh tán buộc chặt và tạo ra các khoảng trống-vi mô dọc theo vành ranh giới nơi tro có thể rò rỉ qua.

3. Rỗ kẽ hở có tính axit

Trong khi lưu huỳnh nguyên tố nguyên chất không-ăn mòn thép không gỉ thì lưu huỳnh thô công nghiệp hiếm khi nguyên chất. Độ ẩm xung quanh hoặc rò rỉ hơi nước từ áo sưởi sẽ đưa các phân tử nước dạng vết vào hệ thống. Nước này phản ứng linh hoạt với lưu huỳnh nóng để tạo thành axit sunfuric (H2SO3) và axit sunfuric (H2SO4) có tính ăn mòn cao.

Các axit này tìm kiếm những-kẽ hở-vi mô, chẳng hạn như khoảng trống bên dưới đầu đinh tán, các góc khung chồng lên nhau hoặc các giao điểm chật hẹp của vải dây dệt. Dưới nhiệt độ cao, tạp chất clorua tập trung ở những vùng này, gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ nhanh chóng, có thể ăn mòn vải dây mịn tiêu chuẩn trong vài tuần.

Để tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt này, các lá lọc cấp thực phẩm thông thường-phải được thay thế bằng các bộ phận-nặng nhọc có các nâng cấp về kỹ thuật hóa học và cấu trúc cụ thể:

1. Hợp kim cacbon cao-niken/thấp{2}}(SS316L so với. 904L)

Thép không gỉ tiêu chuẩn 304 không bao giờ được triển khai trong mạch lưu huỳnh nóng chảy do nó dễ bị tấn công giữa các hạt và nứt ăn mòn do ứng suất-ở nhiệt độ cao. Ở mức tối thiểu, nhà máy-được chứng nhậnSS316Lphải được sử dụng. Hàm lượng carbon thấp giảm thiểu lượng mưa cacbua trong quá trình hàn, trong khi molypden được bổ sung mang lại khả năng bảo vệ quan trọng chống lại hiện tượng rỗ axit.

Đối với các nhà máy xử lý "lưu huỳnh đen" cấp-thấp,{1}}tro cao hoặc sử dụng chất tẩy rửa có tính axit mạnh để loại bỏ cặn khoáng, hãy nâng cấp các mặt lọc tích cực lên904LhoặcHastelloy C276mang lại hiệu suất lâu dài vượt trội. Hàm lượng niken và crom cao hơn đảm bảo các dây mảnh duy trì đường kính ban đầu và xếp hạng lỗ rỗng danh nghĩa qua nhiều năm tiếp xúc liên tục.

2. Kiến trúc khung được hàn hoàn toàn (Tiêu chuẩn đinh tán Zero{1}})

Mặc dù cấu hình khung đinh tán có hiệu quả cao đối với dầu ăn và các hóa chất thông thường, nhưng chúng lại gây ra trách nhiệm nghiêm trọng trong dịch vụ lưu huỳnh nghiêm trọng. Ma sát do rung động khí nén liên tục làm lung lay đầu đinh tán theo thời gian. Khi một khe hở nhỏ mở ra bên dưới đinh tán, lưu huỳnh lỏng sẽ xâm nhập vào bên trong khung và đông cứng lại trong quá trình tắt máy. Khi khởi động lại, lưu huỳnh rắn bị mắc kẹt này sẽ nở ra, hoạt động giống như một cái nêm và làm cong đường viền khung, dẫn đến tình trạng bỏ qua thảm khốc.

Giải pháp kỹ thuật:Các lớp lưới lọc phải được căng bằng cách sử dụng-bàn thủy lực nhiều trục và sau đóhàn hồ quang TIG hoặc plasma-liên tụctrực tiếp vào một khung chu vi hình chữ U{0}}có kích thước nặng. Điều này tạo ra một bộ phận duy nhất, kín khít, không có kẽ hở, loại bỏ hoàn toàn đường vòng vành và đảm bảo khung có thể hấp thụ lực rung liên tục mà không làm mất lớp đệm kín.

3. Khung thoát nước bên trong-được gia cố nặng

Vì lưu huỳnh nóng chảy đậm đặc và tạo ra lực cản thủy lực đáng kể nên lõi bên trong phải có độ cứng cao. Chúng tôi thay thế màn hình đỡ mỏng tiêu chuẩn bằng màn hình-nặngMàn hình lưới thép uốn 3 x 3 hoặc 4 x 4được làm từ dây dày tới 1,60mm. Bộ khung bên trong nặng nề này ngăn không cho mặt lọc chủ động bị cong hoặc lõm vào trong khi áp suất tăng bất ngờ hoặc khởi động lại máy bơm, giữ cho kênh thoát nước bên trong luôn mở để lưu huỳnh sạch có thể chảy tự do xuống vòi phun.

Khi bảng lá bộ lọc đạt đến áp suất chênh lệch tối đa, nó phải được-ngắt ra khỏi dây chuyền để làm sạch. Vì lưu huỳnh rắn không thể bị rửa trôi đơn giản bằng nước nên đội bảo trì phải tuân theo quy trình phục hồi nghiêm ngặt, có kỷ luật để tránh làm hỏng vải kim loại mịn:

Hấp-Bánh tráng thoát nước:Trước khi mở bình lọc, hơi nước được bơm vào vỏ bình để duy trì nhiệt độ ổn định ở140 độ. Điều này cho phép lưu huỳnh lỏng còn sót lại thoát ra hoàn toàn khỏi bánh lọc. Sau đó, hệ thống này được thổi khí nén hoặc thanh lọc nitơ trơ để làm khô bánh.

Xả rung bằng khí nén:Máy rung hoặc máy lắc trục tự động được kích hoạt để thả bánh giòn vào phễu phía dưới. Nếu khung lá phẳng hoàn toàn thì bánh sẽ trượt ra một cách trơn tru.

Sự kiệt sức do nhiệt hoặc dung môi:Qua nhiều chu kỳ,-các lớp tro vi mô tự khóa sâu bên trong các lỗ dệt kiểu Hà Lan. Để khôi phục tốc độ dòng chảy, các lá được lấy ra và đặt vào lò tái sinh nhiệt chuyên dụng, nơi lưu huỳnh bị giữ lại được làm bay hơi cẩn thận ở nhiệt độ được kiểm soát dưới ngưỡng nhạy cảm của kim loại. Ngoài ra, rửa bằng hóa chất sử dụng xút nóng, loãng hoặc dung môi chuyên dụng có thể hòa tan các thành phần liên kết mà không làm ăn mòn hợp kim thép không gỉ.

Cavitation siêu âm Kết thúc:Cách tốt nhất để hoàn tất quá trình tái sinh là ngâm lá vào bể siêu âm công nghiệp. Sóng-tần số cao tạo ra các bong bóng tạo bọt vi-làm thổi bay các hạt tro bụi micron-còn lại khỏi các điểm giao nhau của dây chặt, khôi phục phần tử về 99% mức giảm áp suất sạch ban đầu.

Trong quá trình xử lý lưu huỳnh nóng chảy, việc lựa chọn phần cứng lọc-cấp thấp, rẻ tiền là một canh bạc-rủi ro cao trong hoạt động. Một rò rỉ đường vòng duy nhất có thể làm hỏng các lớp xúc tác ở hạ lưu, dẫn đến việc quay vòng nhà máy tốn kém và mất khối lượng sản xuất. Việc bảo vệ cơ sở của bạn đòi hỏi các phần tử lọc có công suất-nặng nề được thiết kế đặc biệt để xử lý căng thẳng về nhiệt và hóa học cường độ cao.

Tại cơ sở sản xuất của chúng tôi, chúng tôi chuyên chế tạo các tấm thay thế SS316L, 904L và Hastelloy được hàn hoàn toàn, được nhà máy- chứng nhận, được thiết kế cho dịch vụ công nghiệp khắc nghiệt. Cho dù nhà máy của bạn sử dụng lớn

trang trụ cột hoặc gửi trực tiếp bản vẽ thiết bị hiện tại của bạn để phối hợp đánh giá kỹ thuật toàn diện và nhận báo giá-trực tiếp từ nhà máy.