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英塔洛克斯金属填料蒸馏塔的设计
2019-11-20 阅读：次
前言
在石油化学工业中,蒸馏是重要的单元操作之一,其消耗的也很可观,这就促使世界各国工程技术人员开发新型的填料,以提高塔的效率和生产能力,并降低阻力,从而降低蒸馏塔的消耗诺顿(NoRTON)公司从1976年到1979年开发了英塔洛克斯(Intalox)金属填料。这种新型填料既不是鞍形又不是环形,而是界于二者之间(见图1),因此可称为环矩鞍形填料它采取了二者的点,具有较多接触面积,并使汽液接触良好,因此产生了很好的传质效果。若浮阀塔改造成英塔洛克斯金属填料塔,在一定生产能力下,能提高生产效率约01%,在一定效率下,能提高生产能力约02%正由于具有以上点,到目前为止,世界各国已有100多个直径为8400毫米以下的塔成功的代替了板式塔和其它型式的传质设备
英塔洛克斯金属填料的性能比较
任何一种填料形状,都能制成不同尺寸,但是随着填料尺寸的增加,单位面积气体流量增加,而且在一定气体流量下阻力减少同时随着尺寸增加,单位高度的理论板数减少,即效率降低,因此在能力、效率和填料尺寸一起考虑时,二种填料才可以比较英塔洛克斯金属填料的材料,一般采用钢、铝、合金钢和不锈钢。常用的英塔洛克斯金属填料是:#25、#40、#5。。对于陶瓷的英塔洛克斯矩鞍形填料和金属鲍尔环镇料来说,这些尺寸大致相当于25、38、50毫米。
HETP
图2是三种不同尺寸的英塔洛克斯金属填料的比较,说明了填料尺寸越大,效率越低,阻力越小图3比较了三种不同类型填料,它表明了英塔洛克斯金属填料比陶瓷英塔洛克斯矩鞍形填料和鲍尔环琪料具有更高的效率。
英塔洛克斯金属填料、鲍尔环填料和英 塔洛克斯矩鞍形填料的压降比较见表飞。表l说明在相冈的分离效率和塔的能力下,英塔洛克斯金属填料的压降远比其它两种填料低。
表1在恒定的设计sc值时填料压降
英塔洛克斯金属填料的特性
由于英塔洛克斯金属填料具有合理的几`何形状(其几何特性数据见表2),因此具高生产能力大、压降低的特点,若用它代替板式塔或其它缤料,’可以降低塔的回流比,或提高生产储力。对于真空精馏而言,垃料的阻力小具有更大的意义。
英塔洛克斯金属填料的效率
对于液膜和气膜控制的两种系统的填料均能保持较高效率。填料塔用于液膜控制系统已有多年,例如吸收系统,这是因为同板式塔相比,它具有的效率。表3表示了在一般蒸馏系统中,英塔洛克斯金属堆料的HETP值,它适用于烷烃、芳香烃、醇、酮和环烷烃类化合物。
表3英塔洛克斯金属琪料的HETP位
英塔洛克斯金属填料塔的设计能力
为了说明英塔洛克斯金属填料塔的处理能力,引人能力因素C。,其定义如下:
式中:V一气体的空塔速度〔米/秒〕,p。一气体的重度〔公斤/米“〕,pL一液体的重度〔公斤/米3〕。
图4表示了HETP与sc的关系,由图可知,蒸汽流量从B点到C点时,HETP值大体上是一个常数,C点以后,随着蒸汽流速的增加,汽相与液相充份地接触,这样就增加了质量传递的效率,于是HETP值从C点降到小值D点。D点以后,随着汽体流速的增加,汽体会开始挟带液体,使HETP值上升,直到F点,其HETP值就和C点相接近。流速超过F点是操作不允许的。
由于英塔洛克斯金属填料不比其它形状填料具有较高的大操作能力,而且在上述较高能力因素下有较低的压降。所以常压和加压的英塔洛克斯蒸馏塔通常是根据大能力设计,而不是根据压降。
设计的能力因素C。值(E点),约规定在大操作能力(F点)的08%处,在E点的c。值是近似地等于大效率(D点)的C。值的78%,这就有可能使操作达到设计能力的215%(即F点),在F点的c。值见图5。
在蒸馏操作中,为了使设计更可靠,多
数设计者采用B到C那一段比较平坦部分的HETP值作为设计值。
填料的尺寸一般情况根据塔径决定(见表4),但有时也考虑塔的效季和流体阻力。当要求塔的分馏效率高而对压降要求不高时,则可选用较小尺寸的填料,反之则选用较大尺寸的填料。
六、应用英塔洛克斯金属填料的经济效果
有一年产82万吨乙烯装置中的脱甲烧塔,塔的操作压力为03公斤/厘米2(绝压),原来采用浮阀塔,塔顶乙烯损失较大。后来把浮阀塔进行改造,塔体不变,内部的塔盘由浮阀塔改为英塔洛克斯填料,改造后,塔顶乙烯损失减少,一年共多回收2,000吨乙烯;只要用大约4个月时间即可回收改造所需费用。
在另一套年产03万吨乙烯装置中,把脱甲烷塔进行改造,其塔体不变,内部把浮阀塔盘改造成英塔洛克斯金属填料,其效率不变,而能力提高02%以上。
真空精馏塔性能的差别可通过塔径为3810毫米,86块理论板的塔来说明。在一定的回流比下,由于产品规格的要求,塔底压力定为168毫米汞柱,使用直径为05毫米的金属鲍尔环需要84米的填充高度,其压降为217毫米汞柱,这时塔顶的压力为59毫米汞柱。
采用非05英塔洛克斯金属填料代替后,塔顶压力可以从95毫米汞柱增加到131毫米汞柱,填料高度需44米这样就对塔顶冷凝器提供了较大的温差,降低了换热器和填料塔的投资,并降低了对真空设备的要求。
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