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江西萍乡厂家聚丙烯鲍尔环详解
2019-06-20 阅读：次
一、 概 况
塔器是炼油、 化工生产中的主要设备。 填料塔是常用的气液传质设备之一 。它是在塔体内设置相应的填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触状况 , 填料塔具有结构简单 , 操作方便, 适应性强等特点, 在化工生产中应用十分广泛。 由于塔器所采用的填料性 能对塔器的生产能力, 产量 , 传质效率 , 操作费用等因 素影响很大 。 故 国外对塔器填料的改进和推广给予大的重视 , 而目前国 内填料塔所采用的填料, 仍大量 沿用传统 的拉西环 , 此填料存在着压力降大、 效率低、 生产能力小、 重量大 、 清理麻烦、 损耗率大等缺点。近几年来国外已广泛地推广应用各种高效新型填料如鲍尔环 , 矩鞍环填料 等通用 填料 , 有逐渐取代拉西环之趋势, 并在实际生 产中应 用,取得良好效果。 此通 用型 填料适用于一 般传质过程。
聚丙烯塑料鲍尔环具有 重 量 轻, 耐 腐蚀 , 耐高温 , 效率高 , 接触面大 , 损坏率低,成本较低等特 点。 近年来 , 从国外引进的 03 万吨 / 年大型合成氨厂 中已大量 采用此种鲍 尔环填料, 一套装置内约有几 百万只鲍尔环填料,单在一 台 C O : 塔 中就选用 d = 05 m m 聚 丙烯制鲍尔环 , 其装填量达 约 20 米“ , 重 量达2 4 . 2 吨。已成功地用于大直径填料塔中。
用聚丙烯鲍尔环对开展填料塔的革新、改造 、 挖潜工 作也具有十分重要的作用, 经近年来国 内的现场试用及测定表明: 为了强化和发展化工生产设备 , 推广塑 料鲍尔环 , 塑料鞍形填料取代旧的拉西环 填料 , 从而达到提 高生产能力 , 提高传质效率 , 降低生 产成本、 降低设备投资的效果。
二、 特 点
聚丙烯制鲍尔环具有下 列特点。
1 . 履盈轻
聚丙烯的 密度为0 . 90 一0 . 91 克 / 厘 米“ , 是目前现有塑料中重量轻的一种。 因此 , 不使填料塔的 自身重量 可以大大, 节省了塔器的安装、 运输、 检修等工作量 , 尤其是对采用非金属材料制的填料塔 ( 如塑 料塔、 玻璃塔、搪瓷塔 、 陶瓷塔等) 更显示其越性。 而且 , 由于填料重 量轻, 在同 样重量的情况下, 聚丙烯鲍尔环的数量可以比钢瓷环多得 多。 d 二 S Om m 聚丙烯鲍尔环每米“ 数量约 6 3 80 只 , 一只 江 ~50 m m 环重量达 14 一 16 克, 而同 样尺寸的瓷环重量达 01 0 克。
2 . 耐腐蚀性好
聚丙烯具有良的耐腐蚀性能。 它对无机化合物, 无论酸、 碱、 盐溶液都能耐腐蚀 ( 除氧化性的介质外) 。 在室温下它对所有溶剂均不溶解。 除浓硫酸和丙 酸外, 对大多数 酸均有良好的耐蚀性。 它 与硬聚氯乙 烯相比 , 对某些非氧化性介质的耐腐蚀性能还要强 。
3 . 耐热性好
其使用温度可达 一 51 一 01 0 ℃ , 气相温度可达 21 0 ℃ , 在此范围内仍能保持一定的机械强度。 如用玻璃纤维聚丙烯 , 使用温度还可提高。
4 . 效率高
由于鲍尔环 的空 隙率大 , 比表面大 , 压降小 ,通量大 , 生产能力可大大提高。 一 般认为 ,通量约比样尺寸的拉西环提高50 % , 传
质效率亦能提高03 % 以上。 据介绍, d = 05 m m
的鲍尔环用于大型合成氨厂 脱 C O : 系统填料塔中, 一 般处理能力可比鞍形填料提高20 % , 而鞍形填料又比拉西环提高25 % , 故对同样生 产能力的塔器来看 , 直径可 以减少 , 高度可以降低 , 或者原有塔器的直径 或高度不 变, 生产能力可进一 步提高, 从而达到老厂 填料塔 的 革新、 挖潜、 改造的作用。
5 。 损坏率低
一般化工厂 用填料塔 , 每次大检修时瓷制填料 由于强 度低 , 脆性大 , 易破碎 , 易析硅 , 有的塔破损率达 30 % 一 40 % , 故维修费 用大 大提高。 采用塑料填料后 可得到改善。
6 . 其他
成型 方便 , 生产率高, 表面光滑, 不易污染 , 成本较低等特点。 目前, 试制的聚丙烯鲍尔环价格约0 . 20 一 0 . 23 元 / 只 , 随着生产量扩大 ,成本会进一步下降 , 如用聚丙烯料制作成本更低 。
目前已在上海、江苏、浙江、江西、萍乡等地有单位制作。
三、 结构特点
鲍尔环是 50 年代在国外开始使用于工 业装置中的一种填料, 而聚丙烯制鲍尔环是近几年才逐步应用的。 它是针对拉西环 ( 填料塔中常用的古老的工业填料 ) 存在的一些 主要缺点加以改进而 出现的。
鲍尔环是在普通拉西环的 壁上开一层 ( d 2 5 m m 以下的环 ) 或二层 ( J 50 m m 的环) 长方形小窗, 小窗叶片向环中心弯入, 在 中心处相搭 , 上下 二层窗位置交错。 一般小窗的总面积为整个环壁的 53 % 左右 ( 见图 1 ) 。 由于开了小窗 , 鲍尔环具有下列特 点: 对于同 样 的’ 空 隙率 , 阻力大大降低 , 从而能提高气速; 液体的再分布均匀 , 环壁效应比拉西环小 ; 环的内表面积大, 气液传质充分。
因此 , 鲍尔环与拉西环比较 , 具有生产能力大 , 压力降低, 效率高, 操作弹 性 大 等 特点。 据国外资料报导 , 在一 般情 况下 , 同样压降时, 处理量可以比 拉西环大 05 % , 同样处理量时, 压 降比拉西环小 05 一 07 % ; 塔 的高度亦能相应降低。 鲍尔环是适用于工 业大 塔的一 种新型 高效填料。 近年来 , 国外有的人将它与先进的板式塔比较, 在一 定的塔径范围内 ( 价1 . 5 米以下 ) , 仍然具 有的作用, 特别是用于常压及减压操作时更 为显著。 在引进 03 万吨 / 年大型合成氨装置中c o Z ’ 塔 的塔径 达叻4 . 6米 。
四、 性能数据
聚丙烯鲍尔环在国外 已大量应用 , 有关填料特性详细 对比数据可参见表 1 、 2 , 以供选用时参考。
目前, 国内随着聚丙烯塑料的进一 步推广应用, 已分别试制成功注射成型 的 d = 50 聚丙烯鲍尔环 , d = 50 玻璃纤维聚丙烯鲍尔环 , 石油化工部有关部门已编制塑料填料尺 寸 系列。 国产聚丙烯料以北京、 兰州等地生产为主。有关研究部门测得相应 有关物理机械性能数据供参考 。 应当指出 , 由于聚丙烯粒料 尚未有标准, 质量 尚不 稳定, 成型工艺也需逐 步完
善 , 故测 定的相应 数据是指在某一特定条件下的 , 供参考。 但有一点是可以肯定的 , 即鲍尔环比老式的拉西环填料在各项操作性能上大大越, 当处理液量愈大时, 越性愈明显。现把 d 二 83 m m 的 各种材质填料作一对比 ( 见表 3 一 6 ) 。
在相 同压力降条件下通过 能力:
拉西环:矩鞍形填料:金属鲍尔环=1:1.44:1.62
在相同气体通过量的条件下相对压力降见表3。
国产聚丙烯塑料在不 同温度条件下的某些物理机械性能数据见表 7,聚丙烯鲍尔环是一种新型填料 , 目前尚缺乏系统的传质数据, 现以钢制鲍尔环的某些测定数据列出供参考。
1 . 总 传质系数
有的 单位曾作过试验 ,测得有关数据。 如在直径 7 05 m m 塔内, 填料层高 为 2 . 5 米 , 用 N a’ O H 溶液吸收空 气中的 C O Z , 当 液相流量为7 4 0 0 ( 公斤 / 米“ • 时) , 按容积 比的气相总 传质( 公斤分子 / 时• 米” • 大气压 ) 与同尺寸的拉西环 对比 ( 气速相同 时) 见表 8 ,采用鲍尔环 , 可以比拉西环节约20 一 45 % 的填料容积 ( 未包括气速可 以提高的 效果 ) , 上述系统属于 液膜控制, 对于 物性差异较 大的系统 ,上述表的比值有所变动。 得所需的填料高度
2 . 等板高度
有的单位曾把钢制鲍尔环用于蒸馏系统中, 用于甲醇 / 乙醇系统, 乙苯 / 苯乙烯系统,测定其相应的 等板高度 ( 见表 9 ) 。
对 于一 般的蒸馏系统 , 等板高度万万 T P 一般可参 考取下 列值:
劝5 0 m m 环: H E T P 为7 0 0一 7 5 0 m m
价3 8 m m 环: H E T P 为 5 5 0一 6 0 0 m m
协2 5 m m 环: H E T P 为4 0 0一 4 5 0 m m
适用的 气 速 条 件 ( 以压 降表示 ) 为 8 一 65 m m H Z O / 米填料。 有的单位研究表明, 鲍尔环比其他填料能在较大的气速范围内维持良好的 效率 , 因此 , 其操作弹性是较大的。
3 .提高填料环润湿性能, 塑料的润湿性能差 ,目前一般用化学方法 ( 如用重铬 酸钾 / 浓硫酸溶液高温浸泡化学处理) 处理填料表面虽有一定效果 , 提高塔的吸收效率, 但 操作麻烦 , 尚须进一 步摸索新的 方法, 如膜具 内壁处理法。
六、 其 他
根据国 内外资料报导 , 在填料塔中采用聚丙烯鲍尔环, 由于所采取的塑 料成份 ( 如稳定剂, 脱模剂等添加物) , 可能是助长溶液起泡的物质 , 故在开车操作时易造成起泡现象 , 需要经过一 段时间的连续运 转, 才能逐步消除,操作才能趋于稳定。 根据 03 万吨 / 年大型合成氨厂 资料介绍, 在开车前, 应对聚丙烯环作泡沫试验 , 确定化学冲洗次数 , 把起泡物质取出来 , 操作才能正常。 建议可 以先用Na O H 溶液清洗, 再用K Z Co 3溶液清洗即可达 到。
另 外,在设计及使用时应 注意:
1 . 由于塑料强度有限, 填料连续堆积高度有一定限制 , 而且使用一定周期后 会有下沉现象, 所 以在检修时应及时给予补充 , 以保持必要的填料高度。
2 . 由于塑料耐温有限, 故在使用时 不 要使填料发生高温情况 , 避免用蒸汽 吹扫 , 以聚丙烯熔化 。
3 . 在大型填料塔中, 考虑到聚丙烯 环 的强 度及耐热性 , 建议塑料环及碳钢环、 不锈钢环联合使用, 如进顶处 , 气流 冲刷较大处宜用
钢环 。
4 . 采用聚丙烯鲍尔环后 , 在填料塔 结 构设计上应合理考虑 , 如填料支承结构, 应具有大的生产能力, 小的压力降, 避免液体的再和 夹带 , 液体再分 布器要求布液均匀;
采用填料压板 , 可气流冲击, 在大 型塔中,采用轻质塑料填料后 , 如不加压 板会被 冲得高低不平 , 气体分布不 均匀。 压板可用分块式,用 扁钢焊成圈 , 其圈上焊钢板网 , 块间用螺栓连结 , 压板开 孔率约80 % 。
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