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丝网波纹填料在精馏系统应用

作者:user 来源:  日期:2019-10-16 21:04
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丝网波纹填料真空精馏技术随着化工技术的飞速发展而迅速推广应用,已经成为工业分离提纯的主要方法。本文运用真空精馏基本理论分析探讨了其在真空精馏塔上的工业化应用。

一、概述

丁辛醇装置采用英国戴维公司气相低压羰基合成技术生成 2- 乙基己醇(辛醇)和正丁醇,同时副产异丁醇。辛醇分子量比较大(为 130.23 ),难分离,热敏性强,因此 ,  辛醇精馏系统采用二塔真空精馏。大庆丁辛醇装置自 1986 年 6 月建成投产以来,预精馏塔分离效果较差,辛醇 H2SO4  色度高,为此,通过运用真空精馏理论分析探讨了真空精馏丝网波纹填料技术及其在预精馏塔上的工业化应用,并且成功的对预精馏塔进行了技术改造,取得了良好的经济效益和社会效益。

二、真空精馏基本理论

一般,在不到一个大气压的压力下进行的精馏(蒸馏)称为真空精馏(减压蒸馏);其中在 13.3~3990Pa 的绝对压力下操作的精馏又称为高真空精馏。其技术特点如下:
1. 物系组份的相对挥发度通常随沸点温度降低而增大,这样就能减少达到一定分离所需的理论板数,降低塔高。若精馏塔理论板数已定,则回流比减小,节能降耗。当理论板数与回流比均不变时,则产品纯度将会提高。
2. 当分离热敏性物质时希望精馏温度比较低。真空精馏塔底温度降低可以减缓诸如产品分解、聚合或变色等不良反应的发生。
3. 对于蒸汽压非常低的组份或者接近常压下沸点就易变质的化合物,真空精馏可以达到其提纯目的。
4. 真空精馏再沸器温度低,可以利用低压蒸汽或热水等廉价热源,达到节能降耗的目的。

三、真空精馏塔的工程研究

真空精馏,尤其是高真空精馏,塔顶压力不能降低到绝对压力为零的界限。另外,还要受到冷凝器中冷却介质、真空泵、经济塔径和塔底允许温度等限制,所以选用每块理论板的压力降尽可能低的高效填料比较理想。
丝网波纹填料是由彼此平行垂直排列的丝网(或薄板)波纹条片组成的盘状规整填料。波纹的方向与塔轴倾斜角为 30° 或 45° ,相邻两片波纹方向相反,安装时紧贴塔壁且依次交错 90° 堆列。显然,丝网波纹填料是当前最适用于真空精馏应用的塔填料。
真空精馏装置的选择
当鼓泡塔用于真空精馏常见的低液体喷淋密度的操作时,由于其每块理论板压降高达 1064Pa  使得不适于在大多数真空操作中应用。设计良好的筛板塔每块理论板压降 399Pa ,所以,在分离热敏性物系 25 块理论板以上的场合,往往要几座筛板塔串联。但在相同单板压降时,金属矩鞍环填料( IMTP )的通量比塔板高 70% ,现代散装填料用于真空精馏,(塔顶压力 1330Pa 以上,不超过 12 块理论塔板)费用低,而规整填料更适于真空蒸馏,它阻力小,分离效率高(等板高度低),使得每块理论板压降仅相当于现代散装填料的   三分之一。规整填料塔仅有一台再沸器和冷凝器就可提供大量理论塔板,即使塔串联操作也可以。更由于表面特殊结构(网纹、窄缝、打孔等)使湿润型、均布性良好。所以规整填料可以在绝对压力小于 1330Pa 、液体喷林密度相当小的条件下也能很好运转。

四、丝网波纹填料在预精馏塔上的工业化应用

预精馏塔 1148 是将气相加氢系统生成的辛醇与来自分批蒸馏回收的辛醇一起进行预分馏,脱除轻组份和来自气相加氢的溶解气体。该塔直径为 2.63 米,浮阀式塔盘,浮阀为 304 型不锈钢材质,厚度为 2mm ,共 54 层。
自 1986 年 6 月装置建成投产以来,分离效果一直不理想,每年塔盘脱落的现象都比较严重,辛醇产品质量受到严重影响, H2SO4 色度高。
为了解决预精馏塔浮阀塔盘损坏严重,影响产品质量的问题,根据真空精馏基本理论级填料分析,于 1995 年将塔内件改为由天津大学填料研究所设计制造的高效丝网波纹填料。根据丁辛醇分批蒸馏塔 1154 丝网波纹填料的改造经验,采用 TJ400Y 型不锈钢高效丝网波纹填料,共分三层, 119m3,  高 12m 。 TJ400Y 型丝网波纹填料是在 45° 角斜波纹面上有规则地打了 φ15mm 孔的板,此丝网波纹填料具有安装方便、高传质效果、阻力小、分布均匀、排列规整严密、操作弹性大等特点,有利于提高产品质量以及节能效果。
预精馏塔改用丝网波纹填料后,各项指标均超过了原设计指标要求,同时节约了大量蒸汽,提高了塔负荷,并满足了装置扩建为 8 万吨的要求。
此塔改用丝网波纹填料后取得如下效果:
1. 提高了塔的负荷
由于塔进料 FIC1105 流量表指示偏差较大,因此以塔出料之和计算进料量,即:
2. 提高了塔的分离效果
在辛醇生产期间,塔分离效果应该用塔底采出物中辛烯醛( EPA )的含量来衡量,但由于辛烯醛的含量很低,很难分析出来,因此通过辛醇产品质量来说明塔的分离效果,见表 2 。

五、结论

预精馏塔浮阀塔盘改用丝网波纹填料后得运行平稳,塔的操作弹性增大,负荷提高了近 10% ,分离效果好,在高负荷下产品质量仍优于国标优级品。改造后节能效果显著,这也是丝网波纹填料塔的优势之一,同时节约了大量检修费用。丝网波纹填料在预精馏塔上成功的工业化应用,取得了良好的经济效益和社会效益,具有很高的推广价值。

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