国标-》新型高效塔设备技术及其应用.doc

Paper No．021 007 酉eej2∞2 额型高效塔设备技术及其应用 李群生(北京化工大学化学工程学院，北京，100029) 摘要详细介绍r近年来在化f、石化、炼油等工业中应用成功的几种新型高效塔嚣技术，包括商效导向筛扳、新 型高设填料、板填复合塔板、高效除雾器、以及计算机模拟计算技术等，并介绍了这些技术在工业生产中的应用Jf【】取得的 成果，一般来说，采用新型高效塔内件对原塔进行技术改造，可以达到扩产50—100％，提高分离效率20--30％．进而达 到大』|!i!模节能降耗、提高装置运行的经济型的效果． 关键词精馏，吸收，分离，扩产，节能，技改，经济效益 刖舂 塔设备是化工、石化、炼油、医药等工业中的重要组成部分。它对整个流程的生产能力、产品质量、 能耗与原料消耗、环境保护都有重大影响．据统计，石油和化学工业的能耗占工业总能耗的很大部分， 其中约60％就用于精馏过程???而精馏过程是由塔设备表实现的。塔设备投资约占化工、石化项目总投资 30％一40％。塔设备的分离效率在生产中对产品的纯度、产品的回收率，工业过程的能耗，都起着至关重要 的作用。 塔设备按其结构可分为两大类：扳式塔和填料塔。板式塔的研究起步较早，它具有结构简单，造价 低、适应性强、易于放大等优点。最近几十年来填料塔技术也取得长足的进步，由于性能优良的新型高 效填料的相继问世，特别是规整填料及新型塔内件的不断开发和基础理论的深入，填料塔的应用也越来 越广泛。新型高效塔内件，在企业技术改造中带来巨大的经涛效益，在新建装置中可以达到节省投资。 降低消耗、提高装置运行白々经济性。其中高效导向筛板、新型填料、高性能液体分布器等塔内件在生产 应用中尤为突出”“”。 1高效导向筛板 高效导向筛板是北京化工大学在对包括筛板塔板在内的各种塔板进行深入细致研究的基础上，发挥 筛板塔板结构简单、造价低廉的特点，克服其漏液点高、 效率较低的缺点，并且通过对各种塔板进行深入研究、综合比较，结合塔板上流体力学与传质学的 研究成果而研究开发的一种新型高效塔板。 高效导向筛板具有生产能力大、塔板效率高、塔压降低、结构简单，造价低廉、维修方便的特点。 目前已广泛应用于化学工业、石油化工、精细化工、轻工化工、医药工业、香科工业、原子能工业等， 所应用的物系包括甲醇一水(原料中还会有粘性树脂和发泡荆等杂质)、乙醇一水(发酵醪制乙醇)、醋 酸-水、醋酸一醋酸乙烯、醋酸甲酯一醋酸乙烯一水、乙炔一乙醛一醋酸乙烯、聚醋酸乙烯一醋酸乙烯 一甲醇、乙苯一苯乙烯、邻硝基氯苯一对硝基氯苯、香叶醇分离、重水分离等等． 高效导向筛板的工作原理是：如图所示，在高效导向筛板上开设了失量筛孔及少部分导向孔，通过 筛孔的气体在塔板上与液体错流，穿过渡层垂直上升，通过导向筛板盼气体，沿塔板水平前进，将动量 传递给塔板上水平流动的液体，从而推动液体在塔板上均匀稳定前进，克服了原来塔板上的液面落差和 液相返混，提高了生产能力和板效率，解决了堵塔、液泛等问题．另外，在传统塔板上，由于存在液面 梯度．在塔板的上游总存着一个非活化区，在此区域内气流无法穿过液层而上升鼓泡，如对浮阀塔板， 上游的几排浮阀无法打开，而对 一574．．  Paper No．021 007 CICC’2002 图1高效导向筛板工作原理 筛板塔板，上游的一个区域内无气泡鼓出。根据实验测定，非活化区的面积往往占塔截面积的1／3左右。 高效导向筛板在液流入口处增加了向上凸成斜台状的鼓泡促进器，促使液体一进入塔板就能生产鼓泡， 带来了良好的气液接触与传质。高效导向筛板具有下述特点： 1．1生产能力大 由于下列原因，高效导向筛板比传统塔板的生产能力高出50—80％，甚至更高。 (1)克服了液流上游存在的非活化区，使得气流通道增加了1／3以上． (2)消除了液面梯度，使得气速均匀。在传统塔板上，由于上游液层厚而下游液层薄，气逮在整个 塔截面上是不均匀的，下游液层较薄处气速较大，该处液层率先被吹开时，则迭到了生产能力的最大值。 而对导向筛板，由于整个塔截面上气速均匀，即全塔平均气速达到最大时，才是生产能力的最大值。 (3)从筛孔中上升的气体是垂直向上，从导向孔中上升的气体是水平向前，气体的合成气速是斜向 上方的。这样既延长了气体夹带雾滴的运动轨迹，减小了雾沫夹带，提高了气速和生产能力。 (4)由于导向筛板效率高，同样塔板数时回流比可以降低，进而提高塔的负荷与生产能力。 ’ 1．2效率高 (1)由于克服了非活化区，使得塔板上鼓泡区域增加，增加了气液传质机会，提高了塔板效率． (2)液相返混是影响塔板效率的最重要的因素之一。高效导向筛板很好地克服了液相返混，提高了 塔板效率。 (3)消除了液面梯度，降低了漏液量和雾沫夹带，提高了塔板效率。 1 3压降低 与泡罩