扁环填料及其在高液气比吸收过程中的应用前景

从图 2 38 鲍尔环填料的压降曲线可以看 出, 在大液体喷淋密度下 , 填料层的压降大, 在 140 m3/ m2  h 和 160 m3/m2  h 的喷淋密度下, 操作 不稳定。而从图 3  50 QH- 2 扁环填料的压降曲 线可以看出, 50 QH - 2 型扁环填料的压降比 38 鲍尔环降低了约 70% 。从图 4 和图 5 的结果 可以看出, 与 38 鲍尔环相比,  38 QH- 2 型扁环 填料的泛点气速上升约 15% , 传质单元高度降低 约 25% ;  50 QH- 2 型扁环填料的泛点气速上升约 35% , 传质单元高度降低约 15%; 而 63 QH-2 型扁环填料的泛点气速上升 50% 以上, 在大喷淋密度下的传质单元高度与 38 鲍尔环填料相当。一些外国工程公司推荐的 Mellapak 125X 填料虽然通量很大, 但传质效率低, 性能很不理想。

 
扁环填料则克服了上述缺点, 其高径比
 
为 0. 2~ 0. 3, 这样填料散装时也有趋向有序排列的特点, 大部分扁环填料与水平面的夹角较小, 这是扁环填料阻力下降与通量上升的主要原因; 另外, 由于扁环填料的内外表面均能与液相接触, 其较小的高径比有利于流动液膜的表面更新, 因此这种填料的传质效率较高。CFD模拟和 PIV 测量的结果也说明了环形填料高径比对其性能的重要影响。
 
高液体负荷下 Mellapak 125X 填料的传质效率较低。这是由于当液体喷淋密度较大时, 填料中的一部分通道完全被液体占据, 无法与气体接触, 严重影响了气液两相之间的传质。
 
3. 2  应用举例
 
扁环填料已在数 10 项中小化肥厂净化系统的技术改造中得到成功的应用, 并开始在大化肥装置的改造中应用。以浩良河化肥厂脱碳塔的改造为例, 原设计合成氨生产能力为 5 万 t/ a, 原料为重油, 变换气中 CO2 含量高达 32. 2% 。 1996 年, 以脱碳系统的改造为重点, 确定运用南化公司化工研究院的复合催化法脱碳及清华大学开发的QH- 1 型扁环填料技术。脱碳塔塔径为 2 200, 原设计内装拉西瓷环, 后改为 38 金属鲍尔环, 但仍远不能满足技术改造要求。经计算, 选用 38 QH- 1 型扁环填料后满足了生产要求, 改造于 1997 年大修实施, 装置投入运行后取得成功。表 2 列出了脱碳塔改造前、后数据对比。
 
表 2  脱碳塔改造前、后的比较


 
生产实践表明, 脱碳系统的生产能力提高 25% 以上, 塔的阻力降减小了 27%, 溶剂比下降了 15% , 经济效益显著。1998 年大检修, 打开吸收塔进行检查, QH - 1 型扁环填料基本上平面放置率在 80% 左右, 没有发现啮合现象。填料层中也没有积存细小的杂物。因此 QH - 1 型扁环填料具有良的性能, 可望长期稳定操作。