金属丝网波纹填料及其在化工生产中的应用

综 述

 

塔器作为炼油、石油化工、精细化工、食品、医药、等行业重要的单元设备, 广泛应用于精馏、吸收 、 、洗涤 、传热等单元操作中,其投资一般占投资总额的 20 %左右 , 有些甚至高达 50 %, 因此塔器的研究一直是国内外学者普遍关注的的重要议题[ 1] 。塔器按其结构划分可分为板式塔和填料塔两大类。在 20 世纪 70 年代以前, 板式塔因其流体力学和传质模型比较成熟、数据可靠、结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点而一直处于地位。70 年代以后 ,由于世界性能源危机的出现 , 促使填料塔技术有了长足的发展。特别是规整填料及新型塔内件的不断开发应用和理论研究的深入, 使填料塔的放大技术有了新的突破。美国学者 Fair 教授在 20 世纪 90 年代指出近十年蒸馏装置的新动态是气液接触的填料塔逐步取代板式塔;规整填料作为低压降下具有高传质效率的装置倍受青睐2 。蒸馏英国阿斯顿大学的 K .E . Porter 教授认为规整填料在大型塔器中开始广泛应用是塔填料、塔内件及填料的综合技术进入一个新阶段的标志[ 3] 。金属丝网波纹填料作为规整填料的代表性产品 ,在 20 世纪 60 年代由瑞士苏尔寿公司研制成功 。1965 年在化工厂次使用即取得很好成效[ 4 ,5 ,6] 。同时 , 因其与其它塔器相比, 具有比表积高、分离效率高、压降低、持液量少、适宜于分离难分离物系及热敏性物系等点 ,工业应用日益扩大,并引起了世界各大公司的关注 。美国格利奇公司,德国蒙茨公司[ 7, 8] ,美国科克(Koch)公司 、日本住友公司先后加入至丝网波纹填料的应用开发, 理论研究和应用推广销售行列[ 9 ～ 12] 。经过 40 多年的发展 ,金属丝网波纹填料成为规格、品种齐全的重要的高致密性填料之一。在精细化工、香料、医药等行业得到广泛的应用。

 

2 金属丝网波纹填料和其它填料的比较

 

化学工业中使用比较广泛的金属填料主要有拉西环填料,鲍尔环 ,阶梯环, 矩鞍环填料及丝网波纹填料 , 其特性数据(部分)见表 1[ 13] 。

 

拉西环因其乱堆时填料间易产生架桥 , 造成液体的偏流、沟流、股流、壁流及填料持液量大、压降大 、气体通量小等缺点 ,而逐渐被淘汰。鲍尔环和阶梯环分别在拉西环、鲍尔环的基础上发展而来 ,而金属矩鞍环填料更是综合开孔型填料和一般矩鞍型填料的结构特点集中了开孔型填料和矩鞍型填料的点 。因此 ,它们在性能上比各自原型填料均有很大改进。有文献记载,鲍尔环与拉西环相比, 在相同压降时,处理能力增加 50 %以上;在相同处理能力时 , 压降减小一半;相同材质及相同尺寸时, 相对效率高 30 %左右[ 14] 。阶梯环与鲍尔环相比, 在相同液体喷啉密度时 , 泛点气速度较鲍尔环提高 10 %～ 20 %; 相同气速 , 压降低 30 %～ 40 %, 传质系数较同规格鲍尔环高 5 %～ 10 %;操作弹性大, 阶梯环液气比(L/G)在 0 ～ 0 .5 范围内均可维持塔的操作[ 15] 。曾经有研究人员对 Dg50 和 Dg38 两种规格的国产金属环矩鞍、金属阶梯环、金属鲍尔环填料的泛点气速和液体喷啉密度关系及填料压降与气速关系进行比较研究 ,结果表明 , 气体通量以金属环矩鞍填料大 ,金属阶梯环次之, 金属鲍尔环小 , 压降以金属环矩鞍填料低, 金属阶梯环次之, 金属鲍尔环高[ 16] 。