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规整填料蒸馏技术之规整填料

作者:user 来源:  日期:2019-10-23 21:14
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1引言
塔器是广泛用于化工、炼油、石油化工等企业的一种汽液传质设备。塔器的发展已经有170余年历史。塔器由于投资大、能耗高,以及在分离过程中的重要位置,一直受到人们的重视而不断地进行革新。塔器主要以提供气液两相逐级接触的板式塔和连续接触的填料塔两种形式并存发展。
70年代之前,板式塔的发展速度一直优先于填料塔,出现了许多新型塔盘。这主要是由于早期填料塔放大效应的存在,使之不能适应大直径、大处理量的要求,而仅仅局限于实验室的小直径塔自07年代初由瑞士Sluzer公司开发出金属孔板波纹填料(MenaPak)以来,填料塔的发展取得了突破性进展。规整填料以其独特的规则几何形状,使它具有压力降低、比表面积大、效率高等优点。通过对规整填料的深入研究以及气液分布器的精心设计,目前已基本解决了大型填料塔的工业放大问题,填料塔在炼油、化工、石油化工等企业中的大型塔器中被广泛应用。在旧塔改造方面,填料塔以其独特的优点占据着主导地位。对于新建塔器,填料塔和板式塔在不同的场合下相互竞争。设计工作者要依据工艺数据和具体情况,设计选择合适的形式,以期达到投资省、效益高之目的。
2规整填料及塔内构件
.21规整填料
规整填料是在塔内按均匀几何图形排布,整齐堆砌的。规整填料可以实现每个理论级的压降最小,因此可以降低塔底温度而实现节能,特别适应于需要许多分离级和热敏物系的分离。同时,它能克服散堆填料的流体随机流动,使流体趋向均匀分布。规整填料的结构形式很多。新型规整填料的先行者是瑞士苏尔寿兄弟公司的金属丝网(SulzerPaekings)和金属孔板(Mellapak)波纹填料。此后有美国Koeh公司的Flexipae,美国Glitseh公司的Gempak,德国Mnozt公司生产的Montz填料等。近年来,国内研制开发出板网填料,板花填料和cHINA-PAK填料等。CHINAPAK填料是将波纹填料和矩鞍环填料组合在一起的新型高效规整填料,是孔板波纹填料的换代产品。
波纹填料由厚约0Zmm的金属板片制成,板片上冲有小孔,开孔率约01%。小孔的主要作用是增加气体的横向混合和液体的均匀分布。板上还有碾压的细纹或麻点,用以增加液体对填料表面的润湿性能。板片最后冲压成具有一定倾角的波纹片,波纹与塔轴线的倾角通常有54度(Y型)和30度(X型)两种。X型比Y型阻力小,但效率也低。制成的波纹片组装成圆柱状的填料盘,组装时相邻波纹片的波纹方向相反,这样在填料盘内部形成许多相互交叉对称的规则倾斜通道,提供了大量的气液接触表面积,有利于气液均匀分布和充分接触。相邻的填料盘互相紧密贴合,并互成09度交错安装在塔体内,促进了气体的径向混合。
2.1.1波纹填料几何形状

图1是与波纹方向垂直的法截面上波纹填料片的几何尺寸示意图。图中t为波纹片厚度,在保证强度和耐腐蚀性的前提下,厚度宜尽可能薄,以使重量轻、压降小并节省材料。h是波峰高度,波峰高则比表面积小,效率因此也低,但填料通道的水力直径增加,有利于减小阻力和增大塔的处理量。波峰距为ZB,它由峰高h及相邻波纹面的顶角g决定,顶角常为57一 900。每盘填料的高度H一般为100到300毫
米。H小则流道转向次数多,有利于流体的再分布,但同时阻力增加且安装麻烦。
由图1中虚线所示的小单元,可以求出比表面程。,空隙率`,水力直径么以及填料重度yP等的计算式:
比表面积

式中a为波纹片上的开孔率,ym为材质重度。
22波纹填料的参数和性能曲线
金属波纹填料有丝网和孔板两大类,每类又有多种型号。其几何尺寸的差别在于比表面积、水力直径和流道的倾斜角,反映在性能方面的差别是效率、通量和压降。比表面积越大,用料越多,效率也就越高,但压降增大、通量减少。
60年代初期,瑞士苏尔寿公司开发的波纹填料其波纹片是由金属丝网制成的,主要有AX型、BX型和CY型三种,其中BX和CY型丝网填料最为常用。表1为BX和CY型丝网填料的几何尺寸和特性数据,图2和图3为BX和cy型丝网波纹填料效率曲线阁。由图可见,随气体负荷的降低,分离效率增加、压力降降低。另外,在粘度较大(大于01一’Pa·s)的场合,要考虑粘度的增加使压力降有所增大。CY填料比BX填料理论板数大一倍,但同时压降增加,通量降低,成本增大。
金属丝网填料的效率高,但是造价也高,对液体分布有较高要求,且不能适应于处理产生沉淀或带有固体杂质的物料。07年代初,苏尔寿公司又开发了金属孔板波纹填料(Mellapak)。金属孔板波纹填料有12种型号,应用较广的有125Y(X)、25OY(X)


SOOY(X)4种8个型号,其中以52oy型应用最广。表2为孔板波纹填料的特性数据,图4至图7为孔板波纹填料效率随气体负荷的变化曲线图。由图可见,同丝网波纹填料一样,随气体负荷的降低,分离效率有所增加力降有所降低。这类填料的操作弹性非常大,气液相负荷在很大范围内变化而不影响其分离效率。

 


 

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