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規整填料在預蒸餾塔中的應用
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規整填料在預蒸餾塔中的應用

2020-02-23      閱讀:
孔板波紋填料在尿素工藝中的尾吸塔、解吸塔、二分塔等設備中應用廣泛,均產生了。近年來又有廠家將其應用在預蒸餾塔中。筆者擬分析預蒸餾塔采用應注意的問題。
1填料塔的結構與操作
填料塔同板式塔一樣,也是一種應用頗為廣泛的氣液傳質設備,用于吸收(解吸)、精餾等分離過程。填料塔為圓筒形,兩端有封頭并裝有氣、液體進出口接管,液體自塔頂經分布裝置均勻噴灑于塔內截面上,沿填料表面下流。由于填料層中的液體往往有“壁流現象”,故當填料層較高時,應分段設置液體再分布裝置,可將“壁流”的液體重新導向填料層中。
填料塔在操作時,氣體從塔底通人,自下而上通過填料層的空隙,與自上而下經填料表面流下的液體呈逆流接觸,進行傳質與傳熱。
2填料
2.1填料的主要性質
(1)比表面積填料的比表面積。是指單位體積的填料層具有的填料表面積。由于填料的表面是填料塔內氣液兩相傳質表面的基礎,所以應選用比表面積盡可能大的填料。
(2)空隙率空隙率。是指單位體積填料層所具有的空隙體積。在填料塔內氣體是在填料間的空隙中流過的,流體通過填料層的阻力與空隙率。有關。。大,流體阻力小,所以應選用空隙率盡可能大的填料。
(3)填料尺寸單位體積內堆積填料的數目與填料的尺寸大小有關。對同一種填料而言,填料尺寸小,堆積的填料數目多,比表面積大,空隙率小,流體阻力大;反之,填料尺寸過大,在靠近塔壁處,易造成空隙,氣體易走短路,使氣體沿塔截面分布不均勻。對于規整填料,則要求填料外徑與塔內徑相當,保證填料與塔壁間隙越小越好。
2.2常用填料
常用的填料有拉西環、鮑爾環階梯環波紋填料和孔板波紋填料。此文簡介目前應用較廣泛的波紋類填料。
波紋填料是由多層波紋薄板垂直反向地疊合在一起組成的盤狀填料,每層的波紋與水平方向成45’,相鄰的上下兩層成90’交錯排列。波紋孔板填料與其相似,只是在薄板上增加了開孔,增加了比表面積。及空隙率。,其結構緊湊,流體阻力小,液體每經過一層都得到一次再分布,故流體分布較均勻,傳質效果好。
3填料塔的流體力學性能
填料塔的流體力學性能包括氣體通過填料層的壓力降、液泛速度、持液量(即操作時,單位體積填料層內持有的液體體積)、氣液兩相流體的分布等。
在設計填料塔時,應根據氣體通過填料層的壓力降(簡稱壓降)確定氣體輸送機械的類型及功率,根據液泛速度選擇適宜的操作氣速以計算塔徑。塔內持液量的大小不與氣體通過填料層的壓力降和液泛速度有關,還是計算支持板機械強度的重要參數,氣液兩種流體的分布情況,則與塔內的傳質效果密切相關。
當上升的氣流過大,開始流體沿填料表面下流,使填料層中的持液量隨著氣速的而,即為“攔液現象”。此時,如果上升氣速繼續,由于填料層內的持液量不斷增加,使塔內充滿液體,塔的正常操作條件被破壞,即產生填料塔的“液泛現象”,與此對應的氣速為“泛點氣速”。當氣速大于“泛點氣速”時,氣流出現脈動,并有大量液體被氣體從塔頂帶出。因此“泛點氣速”是填料塔的限氣速。
4填料塔的液體分布器
液體分布器對填料塔的操作條件影響很大,若分布器設計不當,液體預分布不均勻,則填料層內的有效潤濕面積會減少,并可能出現“偏流”和“溝流”現象,嚴重影響傳質效果。
常見的液體分布器有:多孔管式分布器、孔板型分布器、噴灑式分布器、槽式分布器等。其中槽式分布器雖對氣體的阻力較小,但其安裝水平度要求較高,一般用于直徑較大的填料塔中。
5填料塔與板式塔比較
填料塔用小填料時,小塔效率高,填料層高度低,但塔徑后則效率降低。板式塔的效率較穩定,且大塔的效率比小塔的效率有所提高。
填料塔的操作范圍較小,對液體的噴淋密度有一定的要求,若液體負荷較小,則有些填料表面不能很好地潤濕,傳質效果急劇下降反之若液體負荷過大,又容易引起液泛。對設計良好的板式塔,其操作彈性比填料塔大得多。
選擇塔型時所涉及的因素很多,必須結合具體情況考慮而定,一般塔徑妻筍800~宜選擇板式塔,<筍800~宜用填料塔。
6預蒸餾塔應用注意事項
61塔徑與填料的選擇
大于滬800~的塔宜用填料,如二分塔、解吸塔、尾吸塔中應用高效填料—孔板波紋填料,能夠發揮較好的效果。而在預蒸餾塔(筍1200~)中,如果選用此種規整填料,則易出現“壁流”、“偏流”及“溝流”現象,使傳質效率急劇下降。
62安裝要求
柵板的安裝一般不會有問題。因大塔徑的液體分布器多為“槽式分布器”,也都能注意到水平的要點。填料的裝填工作,看似簡單,實則非常重要。波紋孔板填料裝人塔內后與塔壁的空隙應盡可能小,以氣體走短路。波紋孔板每層薄板的波紋與水平方向成405。裝填時上下兩層的波紋角度的方向不能相同,否則上升的氣體或下降的液體經過幾層后即會發生“偏流”現象,嚴重影響傳質效率。
63易出現的問題 
易出現的間題多為傳質傳熱效果差,分解率不達標等。針對大塔徑而言,采用規整填料容易產生“壁流”現象,因此除上述填料裝填要求嚴格外,提高液體的分布密度和下部收集器漏液是改善預蒸餾塔使用效果的主要思路。
64液體分布器及收集器改進設想一般適用于大塔徑填料塔的液體分布器多為
槽式液體分布器,因其安裝精度高,易造成“偏流”,同時進入分布器的液體具有一定沖擊力,槽式分布器內的液體不可能處于平靜的分布狀態為保證液體分布均勻,筆者提出如下改造設想。
(1)寧波遠東塔器公司的DL塔盤,其通氣量大,塔盤效率高,尤其是液體的分散度較好。在填料的上部、液體分布器的下部增加1一2塊DL塔盤,使液體得到再次分布,可提高波紋孔板填料的傳質傳熱效率,同時亦可發揮DL塔盤的勢。此法可有效地提高精餾效率,降低出塔氣體的溫度,降低氣相帶水量。
(2)泡罩板本身不會出現漏液現象,在設計合理的條件下,塔板效率是比較高的。將現有預蒸餾塔下部液體收集器改造為泡罩式塔板。為保證上升的氣量,可將泡罩的升氣管增加少量開孔,并將泡罩高度略做調整,溢流板的高低與其對應,泡罩板的上部安裝1個倒錐形液體再分布器,讓填料間下來的液體先流到塔板上,發揮泡罩板的精餾作用。
以上改進措施,既利用了DL塔板分液均勻的特性,又利用了孔板波紋填料傳質效率高的勢,以及泡罩板不易漏液的特點,充分發揮了3種塔內件的共性—精餾作用。通過改造,不有效地避免液體收集器漏液而帶來的“短路”現象,而且可以提高孔板波紋填料的傳質傳熱效率,有助于提高一段甲按分解率和總氨蒸出率,地發揮出高效填料特有的作用。
 

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