1.3 填料塔的分类
(1)复合填料塔
人们发现,为了满足塔器技术改造和高压蒸馏的需要,应根据塔内各段的不同分离要求和两相负荷沿塔高的分布,选用不同类型的最合适的填料,并优选其结构参数,组成复合填料塔,再匹配以高效塔内件(气/液分布器、填料支承和液体再分布器等),以强化气液两相间的传质过程,提高塔的处理能力和分离效率。同时,人们也着眼开发适用于高压蒸馏用的组合式填料,即分布填料、传质填料和隔离填料的组合,从而用尽可能少的塔内件,在提高效率与通量的基础上,降低塔的造价。
(2)流化床填料塔
在一些环境工程工艺中,悬浮于气相和液相中的固体颗粒有时会堵塞填料床,解决的办法是采用流态化填料床。尽管流态化能实现更高的气流速率和传质速率,但因为缺少设计关联式,且底部的格栅有时会伴随产生高压力降,故要使填料床均匀流化有不少困难,因而过去人们在将其应用于工业规模的填料塔方面,一直徘徊不前。
国外推出一种EUROMATIC填料,为塑料椭球形空心薄壁填料,尺寸为30mm、50mm、110mm,它的开发促使人们对流态化填料床的研究更加深入。由于这种填料的性能特点,预计其在工业中的应用前景光明。流态化床层的设计,是将空心椭球填料搁置在支撑格栅上,上方安置压环、液体分布器和除沫器。液相由除沫器下方送入,由塔底排出,而气相由支撑搁栅下方进入,由塔顶排出。流化状态在压环与支撑搁栅之间进行。作用于气体、液体和填料间的剪切力使流经空隙的气流产生压降,当压降与单位横截面积上的填料和液体的质量平衡时,填料床就开始膨胀,这就是初始流态化。当气流速率高于平衡态速率时,填料床松散且填料元件自由流动,可使传质的界面面积随之更新。
实践证明,由于填料床随着气体流速的增加继续膨胀,因此避免了高的局部流速,并且压降几乎保持恒定。而当气相负荷高于初始流态化的气相负荷时,床层由于在较高气相负荷时填料元件的运动,在气流速率增加的条件下,传质效率几乎保持恒定。
1.4 填料塔的优缺点
填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。填料塔还有以下特点:
1.当塔径不是很大时,填料塔因为结构简单而造价便宜。
2.对于易起泡物系,填料塔更适合,因填料对气泡有限制和破碎作用。
3.对于腐蚀性物系,填料塔更适合,因为可以采用瓷质填料。
4.对于热敏性物系宜采用填料塔,因为填料塔的持液量比板式塔少,物料在塔内的停留时间短。填料塔的压强降比板式塔小,因而对真空操作更有利。
填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
1.5 塔设备的历史与发展方向
1.5.1 塔设备的现状
70年代以前,在大型塔器中,板式塔占有绝对优势,出现过许多新型塔板。70年代初能源危机的出现,突出了节能问题。随着石油化工的发展,填料塔日益受到人们的重视,此后的20多年间,填料塔技术有了长足的进步,涌现出不少高效填料与新型塔内件,特别是新型高效规整填料的不断开发与应用,冲击了蒸馏设备以板式塔为主的局面,且大有取代板式塔的趋势。最大直径规整填料塔已达14~20m,结束了填料塔只适用于小直径塔的历史。这标志着填料塔的塔填料、塔内件及填料塔本身的综合设计技术进入了一个新阶段。纵观填料塔的发展,可以看出,直至80年代末,新型填料的研究始终十分活跃,尤其是新型规整填料不断涌现,所以当时有人说是规整填料的世界。但就其整体来说,塔填料结构的研究又始终是沿着2个方面进行的,即同步开发散堆填料与规整填料。另一个研究方向是进行填料材质的更换,以适应不同工艺要求,提高塔内气液两相间的传质效果,以及对填料表面进行适当处理(包括在板片上碾压细纹或麻点,在板片上粘接石英砂,表面化学改性等),以改变液相在填料表面的润湿性。进入90年代后,填料的发展较慢,仿佛进入一个相对稳定期,或者说是处于巩固阶段。填料领域最多的发展还是在气液分布器方面。国外大公司对液体分布装置的研究较成熟,但对气体分布器的研究是几年前才起步的。与此相反的是,近五优尔年来,塔器中板式塔技术却又有了明显的进步。 丙酮填料塔的设计+CAD图纸(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_13305.html