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萍乡化工填料厂介绍阶梯环发展动向
2019-06-24 阅读：次
阶梯环填料塔是目前世界上主要的两种高效填料塔。 本文通过综述它们 的几何结构、 甚本性能和应用实例, 说明代替鲍尔环 、 鞍形填料 、拉西环、 一部分板式塔及节省 蒸馏、 吸收操作 的能耗是其 目前研究和推广使用 的主要动 向。
填料塔是化工和石油化 工生产中常见的重要设备之一 , 它 ) ` 泛应用于蒸馏、 吸收 、 、洗涤、 主化 处理和传热等 单元操作。 填料种类很多, 形状各异 , 但是在 目前大量推广应用 的各 种新型填料 当中, 阶梯环颇受重 视, 发展较快。 基本性能试验 和工业使用表明,它们比鲍 尔环及其它散堆填料 越, 在 某些条件下 尚可代 替板式塔。
在国外, 美国传质公司 ( M “ “ “ T r “ sn f e r L dt ) , 从1 9 69年到 1 9 7 2 年采用 价值分析技术研究了一种新型填料 — 阶梯环 ( C ; s c a cd M i n i 一 Ri n sg ) , 简 称为 C M R 。 从表 工看出近几 年世界各地使用 阶梯环 的塔数增加速度是相当快的。
填料塔是化工和石油化 工生产中常见的重要设备之一 , 它 ) ` 泛应用于蒸馏、 吸收 、 、洗涤、 主化 处理和传热等 单元操作。 填料种类很多, 形状各异 , 但是在 目前大量推广应用 的各 种新型填料 当中, 阶梯环颇受重 视, 发展较快。 基本性能试验 和工业使用表明,它们比鲍 尔环及其它散堆填料 越, 在 某些条件下 尚可代 替板式塔。
在国外, 美国传质公司 ( M “ “ “ T r “ sn f e r L dt ) , 从1 9 69年到 1 9 7 2 年采用 价值分析技术研究了一种新型填料 — 阶梯环 ( C ; s c a cd M i n i 一 Ri n sg ) , 简 称为 C M R 。 从表 工看出近几 年世界各地使用 阶梯环 的塔数增加速度是相当快的。
自 1 9 7 6 年起国内关于阶梯环 的情况陆续有几篇报导 。 目前塑料阶梯环在国内工业上开始试用 , 效果良好 L。 ’ 。 金属和陶瓷阶梯环也正在研制之中。但是总的来说, 我国对阶梯环的研究仍处于初期开发阶段, 许多基础性的技术问题有待今后深人探讨, 以便促进将来工业的使用。
1 . 结构及性能
在结构方面阶梯环合并了鲍 尔环和短拉西环 的点 , 而 且加以适当改进仁。 一 ” ’ 。 阶梯环的长径比与一般 的鲍尔环和拉西环不 同, 共高度等于直径的 贵~ 告。 塑料 阶梯环在 其圆环 的一端增加一个很短喇叭 口 , 环 内有两层 交错 4 5 “ 十字形的加强筋。 对于聚丙烯阶梯环壁 上开有一层窗, 对于 较脆 的陶瓷阶梯环没有开窗。 金属阶梯环和陶瓷阶梯环 与塑填阶梯环几何形状有所差别, 金属 阶梯环没有喇叭 口 , 类似短 的金属鲍尔环 ; 陶 瓷阶梯环 的喇叭 口不明显 , 环内筋数少 , 壁上也没有开窗。
2 . 应用实例
( 1 ) 硫酸工 业
众所周知 , 在硫酸制造工厂 使用填料的是干燥 塔和吸收塔。 1 9 7 2 年以来 , 以欧美为 中心的世界硫酸制造所用 的填料塔逐渐改换成陶瓷阶梯环 , 目前包 括新建在内其总 数可达 1 0 座 。陶瓷阶梯环的强度要比其它散堆陶瓷填料好。 以住填料运输和装填所产生的破损率允许5 % , 实际上 使用陶瓷阶梯环的破损率只 有1 % 。值得提出来的是阶梯环的压力降很小 , 也就是说更换现有塔填料时 , 在 相同的效率 和压力降下 , 增加产量。 如果用于新塔, 塔径缩小 , 节省投资。 表 2 给出陶瓷阶梯环、 拉西环、鞍形填料的性能和 压力 降的比较以及可 以增加产量的数据。
在日产 1 2 0吨硫酸工厂用相同 积的阶梯环置换鞍形填料 , 则硫酸吸收塔体 能力从原来日产 1 2 0 0 吨增加到 1 600吨,, 即增加加 3 3 % , 而且 保持同等的产量 。由于填料塔的压力降减少, 节省能大约 1 4 2 千瓦。 通过触媒层 后 排出的气 体 5 0 : 浓 度 低 于 51除雾器压力 降小 , 形成的雾粒小干 2 微米 ,阶梯环雾沫夹带量要比通常填料少。
利用甲醇吸收塔和蒸馏塔改造前后的对比说明阶梯环可以 节省能耗。在吸收塔 ( T 一 1 01)然后在蒸馏塔 ( T 一 1 0 2) 将甲醇吸收液分馏 成高纯产品。改造旧瘩分成三种实例进行实例1 : 吸收塔原封 不劝: 即入 蒸馏塔约进料量与以前 相同, 把现有塔板 ( 板间距 5 0 毫米 , 板效率 50 % ) 改为尺一 寸 M Z 的金属阶梯环 , 故传 质效率提 高 + 01 5 % , 降低回流比,从而减少回 流量。
实例2 :将现有吸收塔的金属拉西环改为尺寸翅 1 的塑料阶梯环 , 蒸馏塔改造与实例 1相同, 但是 吸收塔 , 歹以前 填料相比, 传质效率增 加 + 48 % , 吸收液量减少到原来的去。
实例 3 : 与实例 2 相比使用传质效率更 高的阶梯环 , 吸收塔的传 质效率提高 十 1 1 6 % , 蒸馏塔提高 + 1 3 ` 叫, 因此液量咸少 , 对吸收塔为 一 95 % , 对蒸馏塔回流比为 一 76 % 。 此外 , 蒸馏塔的 压力降从 09 毫米汞住减到 7 . 3 毫米汞柱 ( 一 29 % ) , 塔釜温度显著降低。 采用阶梯环及其内件获得塔的性能改善, 节劣能 和回 收投资年限见表 3
表 3 中改造收益说明如下 :
实例 1 : 蒸馏塔的进料量等于吸收塔的吸收液 量, 由于蒸馏塔的性能高, 所以减少蒸汽一 21 % , 相当金额每 年约为 1 6 0 0 万 日元, 节省以电力计为 3 4 . 4 万千瓦 , 折合金额约每年为 3 6 0 0 万 日元 , 故回 收投资不到四 个月。
实例 2 : 吸收塔和蒸馏塔的液量都减少 , 用改造前 60 % 来操作 , 两个塔每年节省金额达 1 亿 7 百万 日元, 此时 回 收投资只 用 2 . 2 个月。
实例 3 : 与实例 2 相 比, 使用传 质性能的填料和内件, 节省更多。 该实例与改造前比较, 用告, 但是 质量和产量相同。 两个塔每年节省金额蒸汽为 4 0 0 0 万 日元,
电力约为 1 0 5 0 0 万 日元 ,合计一亿四 千五百万 日元。 回收投资时间还不到 3 个月。
实例 1 是上述三种实例 中节省 少的 , 但作为蒸馏过程减少 使用蒸汽的基础 。 即使
保守估计, 认为可 以平均减少蒸馏过程的蒸汽约为 02 % 。 例如在每年 1 0 亿 日元蒸汽用于蒸馏的工厂 , 可以期望通过蒸馏 塔的改造获得每年 20 亿 日元的纯收益 , 节省电力方面预 计约为
节省蒸汽金额的 2 倍 。两者相加, 其收益是相当可观的。
( 3 ) 脱碳系统 仁”
( 3 ) 脱碳系统 仁”
在欧洲 的一个氨生产 公司进行了几个 月的工 业规 模中试工作, 比较了在 高压( 26 大气压 )吸收 C O : 时 , 金属阶梯环与金属鲍尔环的压力 降及操作 性能。 根据试验研究所得 的结论 , 原来吸收和解吸塔 的填料可以用 全属阶梯环代林。 阶梯环单位压力降的效 率 ( K g a) 比鲍尔环
高5 0 % 。 !
( 4 ) 松树化学物的蒸馏
从松节油混合 黝分离。 旅烯需要以块理论板。 为了操作灵活, 该塔在 18 、 42 和 03 块板处设有加料点, 设计专门选 用 低压降的板型, 此时需 要 1 70 块 实际板 , 塔内径分别为 2 英尺和 4 英尺 , 高度分别为 57 英尺和 1 0 英尺, 全塔压力降预计 93 2 毫米 汞柱。 另外 一个方 案提供相同的理论板数, 进料点的位置也具有同样的灵活性 , 该塔 用五段 翅1 阶梯环填料 , 填料床高度范围 7 一 12 英尺。 塔的总 高度 1 30 英尺 , 近 似等于两座板式塔 的一座高度, F ~ 1 . 7时 , 压力 降为 56 毫米汞柱 , 相当于每块理论板压力降为 0 . 89 毫米汞柱 , 由于温度低和滞留量 少, 提高了产量。
( 5 ) 石 油精炼 盯
直到近大多数 精炼分离过程才使用板 式塔, 而阶梯环早已推广应用 到这些地方了。 下面简单叙述 阶梯环改造石油精炼分离装置情况。
.原油袋置
用 C M R 代替塔板时, 采 用 牛门设 计的塔内 计 , 对管路略作修改 , 就有可 能使塔上下之间的总理论板数增加 3 50 % , 上部侧过 流的终沸点降低到 4 1 0 0 F , 而底 部侧边流的终端点增加到
67 5 O F 。 实际 _ E汽油 的回收超过以前的回收。 此外 因为消除了分离装置 , 与分离装置有关的 , 和维修费即可省去。
b . 真空蒸馏装咒
轻 汽油段原有五块塔板被 7英尺 M 3 阶梯环 的填料代替, 装有喷淋分布器使一开始就充分润湿 填料床。 原有封盘抽料塔板不修改 , 照常使用 。 这种改造使轻汽 油段每桶回 收增加 18 % , 以前塔顶跑掉某 些轻油物料可以回 收。
在重汽油段 ( H G O ) , 用 9 英尺酗 3 阶梯环填 料床更换 4 块塔板, 用一个喷淋分布器使填料床效率达到高。 原有的封盘抽料塔盘仍然使用 。 结果是重 汽油抽料率增加 40 % 。 在这一段每桶回收的热在 7 % 以上。 原有塔板是完成不了此项任务的。
塔底 提取段的填料回收大量以前随废蜡流损失的重汽油。 填料也减少重金 属的重汽油的转移 。 填料床的雾沫夹带可以 忽略不 计, 因而可以消除除沫器的衬垫 , 大大减少全塔 的压力降。
。 .乙烷馏出塔
在 4 6 4 磅 / 平方英寸绝压精 制液化石油气 ( 包 括 C , 到 C S ) 的乙烷馏 除塔中, 现用浮 阀塔性能 不可能进一步改善。 但是要求增加理论板 来改善 C 3 和 C ` 的回收, 同时生产 能力增加 1.5 砂20 % 。 英国传质公司完整地设计了一组 内件, 使压力 降减少 98 % , 生产能力提高 35 % 及增加于专质单.元 ( 表 4 ) 。
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