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新型填料及内件在甲醇精馏塔中的应用

作者:user 来源:  日期:2019-10-20 22:22
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规整填料由于其分离效率高、阻力小、通量大等优点,已在国内化工等行业的工业化装置中广泛应用。国内以波纹填料应用较广,主要品种有苏尔寿的CY型、BX型丝网波纹填料、Mellapak系列M125--M650孔板波纹填料、国内自己研制开发的SW.1型和SW.2型网孔波纹填料。在万t级甲醇装置中(二塔流程)大都采用CY型(700m /m。)及SW一1型(650m /m ),而在10万t/a以上的(三塔流程)装置中考虑到更节能及放大效应等原因而陆续以BX(500m /m )及SW-2(450--500m /m )取代CY型及SW一1型,均取得良好效果,而SW型填料在原料成本和技术优势上比丝网填料更具实用性。
采用三塔流程精馏装置生产甲醇我厂已有150,100,50kt/a生产使用实践经验。以山东寿光联盟股份有限公司的6×10t/a甲醇为例,其蒸汽能耗甲醇为950kg/t(参见山东寿光联盟股份有限公司刘志臣撰写的“以煤为原料的甲醇装置设计方案与运行情况”,《氮肥技术))2007年第1期;安徽省化工研究院徐兆瑜撰写的“甲醇产业的发展和工艺技术新发展”,《精细化工原料及中间体))2007年第6期)。
2005年投产的甲醇装置以上海国际化建公司设计的泸天化绿源醇业公司40×10t/a精甲醇最具规模(粗甲醇1675t/d、精甲醇1337t/d),经生产实践证明,其选用化工填料厂生产的SW-2型网孔填料是恰当的,基本达到高效、节能目的,在今后更大型的甲醇项目中可适当总结改进后选择应用。探索投资省、效率高的填料,同时又满足节能及提高产品质量的要求了,为此提出改进塔填料及选择更优化的塔内件(收集再分布器)的建议,供设计单位及用户参考、指正。

1塔填料

填料的比表面积与填料的空隙率是一组矛盾,对规整填料而言,比表面积与效率成正比,即填料的比表面积越大,理论板数越多,效率越高,但随之而来的是空隙率越小,压降增大,单位截面积的通量减少,如CY(700in/m。)型效率高于BX(500m /m )型,而通量小于BX型,孔板填料情况也如此,效率为M450>M350>M250>M125,而通量则相反。
SW型网孔波纹填料系上海化工研究院与雪浪化工填料厂联合开发的新型规整填料,1995年通过国家科委鉴定,1996年获科技成果二等奖,并获得国家专利,已在全国20多个省市数千项目中用于精馏吸收,特别适用于真空、常压及加压精馏装置。
SW·1型及SW-2型填料是在总结了国内外应用技术的基础上,采用价值分析法简化加工,节约材料,因而具有极大实用意义,已在石化、医药、化肥、轻化、环保、基本有机合成等领域广为推广应用,取得良好社会与经济效益,使用塔径达3m以上,并在油脂化工等高溶点热敏性物系应用也取得良好效果。
SW.1型填料压降与孔板M450相当,效率略低于CY型丝网波纹填料。SW-2型填料压降大大低于孔板M450型,效率略等于BX型丝网填料,高于M450型孔板填料。

 

2塔内件

填料塔在分离工程中的广泛应用,已取得了很大的成效,但有了高效的填料,必须有先进的收集再分布器等塔内件的配合,才能取得更好的分离效果。
目前国内外的收集再分布器大体为四类,第1种为斜板式收集器加排管式分布器,该型式在有机化工中应用较多,其优点为通量大,分布较均匀,但容易堵。第2种为上部斜板式收集器,下部为二级槽式分布,该分布器分布孔设于两侧面沉积物在底部,能防堵,且操作弹性较大,但各分布槽较难保持同一平面,影响均匀分布。该分布器由收集器及分布器两部分分开组成,在塔内占高度较高,一般大塔其高度为2m左右,造价相应较大。第3种为槽盘式收集再分布器,该分布器收集及再分布连成一体,所占高度较低,具有槽式分布器的优点,肪堵及操作弹性大,但该分布器在塔内壁需焊一支撑圈,以固定收集分布器,其通量不如上述二种分布器的通量大,在大型塔应用中需加托梁支持。第4种为托盘式收集再分布器,该分布器在塔内壁不焊支撑圈,在分布器底板上焊有比塔径稍小的收集圈,通气框上悬挂有集液角钢,收集液体后流入分布槽内,所有收集槽相连通,使收集分布器内液位持平,分布孔设在分布槽两侧,该分布器既能防堵,且操作弹性大,分布均匀,气体流通面积达52%以上,分布器上部有防壁流圈,能解决壁流现象。该分布器用于泸天化40x10t/a甲醇项目应用效果很好,寿光联盟甲醇装置原设计12x10t/a,使用新型填料及内件后可超过15x10t/a。我厂经近千座大小塔器应用后均取得满意效果。
为了适应直径3500l'rffll以上及更大塔径的要求,在托盘式收集再分布器的基础上我们发明了大型可拆式托盘液体分布器(专利号:z00610088161.6)。该分布器的收集主槽作为大梁固定于塔壁,使大塔径收集再分布器下面不需要另加托梁,收集分布副槽分块与主槽两侧紧固及沟通,使整个分布器内液体联通,收集器与托盘式相同,用收集角钢集液后流入收集槽,收集外圈与底板焊接,分布孔设在收集副槽两侧,液体由导液角钢及导液板均匀分布至填料层上,分布器上面同托盘式分布器一样焊有防壁流圈,解决塔壁流现象。该分布器结构简单、紧凑、合理,全部分块后由人孔送入塔内组装,由于不另加托梁,能使分布器与填料层离得较近,不影响塔内气流均匀分布。该分布器采用槽梁一体化,在塔内所占高度较低,减少了制作成本,它是托盘式分布器在大型塔中的应用,保持了原有的优良特性,能防塔壁流,通气量大、防堵、操作弹性大、高度低,下部不设托梁,并且在较大塔截面积的情况下任意设置液体分布点,是一个较理想的再分布器。
 

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