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填料及内件在甲醇精馏塔中的应用

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M-125~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。在几万t/a甲醇装置中(二塔流程)大都采用CY型(700m2/m3)及SW-1型(650m2/m3),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(500m2/m3)及SW-2(450-500m2/m3)取代CY型及SW-1型,均取得良好结果,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。
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,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(700m2/m3)型效率高于BX(500m2/m3)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,一般大塔其高度在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,防堵及操作弹性大,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,在大型塔径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。
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