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国内外高性能塔板技术介绍

近年来,常减压蒸馏在塔器内部构件、抽真空设各等方面取得了新的进展。其中塔器内部构件的主要开发方向是首先实现汽液充分混合,然后用辅助设施实现汽液相分离。各种新型塔板开发的很多,但由于许多用户都不太愿意冒险使用,因此,全球高效塔板的处理能力不到全球原油蒸馏能力的10%。虽然应用较少,但技术的蓬勃发展,已为炼化企业提效改造打下了深厚技术积累,本文简要介绍一下高效的塔板技术。

国外新型塔板

 

1、VORTEX TRAY

VORTEX TRAY是SULZER CHEMTECH欧冠竞猜开发与生产的专利产品,能够在不降低传质效率的前提下,显著提高塔内气液负荷的通过能力这种塔板在结构上设计了一种独特的悬挂式防旋涡降液管,塔板上的传质元件可以为筛孔、浮阀和固定阀等。VORTEX TRAY具有以下所列四大特点:

(1)由于采用了形状如同旋风分离器的降液管,这有利于对进入降液管的气液混合物进行分离,因为气体是通过升气管上升的,所以能够避免降液管液泛的发生;

(2)悬挂式降液管结构可以最大限度地提高塔板上的有效鼓泡区面积;

(3)增加了降液管的堰长,使液流强度、塔板压降、降液管持液量都降低,提高了塔设备的处理能力和操作弹性;

(4)由于对降液管的位置进行了优化,最大可能地改善了两相流动的均匀性,从而提高了传质效率。

VORTEX TRAY的主要缺点是要求进料量相对稳定,塔板结构比较复杂。

2、Sulzer化学欧冠竞猜和shell欧冠竞猜新型塔板

Sulzer化学欧冠竞猜和壳牌欧冠竞猜组成联盟,推出shell传质技术工艺包。该技术涉及高性能塔板、内件、相分离设备,这些新型塔板可应用于常减压蒸馏塔。

    高性能塔板组合了两种塔板:shell欧冠竞猜Calming Section塔板和HiFi Calming Section塔板。与常规塔板相比,可提高汽液负荷能力。Calming Section塔板可最大量地提高气体处理能力,最大量地提高喷射液泛能力和最大量城小雾沫夹带,HiFi Calming Section塔板可最大量提高液体负荷处理能力,设计处理大的液体负荷,这种塔板比常规塔板的处理能力提高20%-30%。这种设计可以最大量提高降液管能力而又能保持大的有效面积;可用于减小塔板间距,塔板间距可小到304mm。

3、Jaeger产品欧冠竞猜的CoFlo塔板

每块CoFlo塔板由液体分配器、接触区以及液体收集器三部分组成。操作原理是使所有的液体被向上流动的气体灾带。在接触区发生分散过程,与该区相接的是汽液分离器,收集的液体通过侧面的降液管回到下一个塔板。该塔板已经在得克萨斯州立大学的分离研究计划组织进行测试。结果表明该塔板在效率不降低的情况下处理量比筛板塔板处理量提高100%。

该塔板的高能力是通过塔板内的并流获得的。从降液管流下来的液体通过打孔的槽型分散装置均匀地分布在塔板上,气体通过槽间的缝隙通道向上流动。缝隙面积一船为塔板有效面积的15%-25%。通过缝隙导致的高气速将液体雾化井将其携带至夹带收集器,在此液体被分离并送人下一塔板的降液管,该液体为清液。降液管高度大于塔板问距,因此,降液管能力不会限制塔板的负荷。

4、Gesip欧冠竞猜的Highspeed塔板

Gesip欧冠竞猜的新型Highspeed塔板允许气速高达30m/s,且不产生液体夹带,而浮阀和泡罩塔板允许气速为3m/s。该塔板上设置许多立式圆筒混合元件,元件下部为涡旋器(静态混合器),可使高速流动气体形成强烈涡流并与液体快速混合,在汽液间达到非常高的接触表面积。在元件上部,两相通过旋风分离器分离。由于该塔板效率非常高,因此对于相同处理量,采用该塔板的塔径仅为采用常规泡罩塔板的1/2。其重量和总成本均为标准塔的1/5。

5、SuperFrac塔板

SuperFrac塔板是GLITSCH欧冠竞猜开发的系列专利产品,目前已有SuperFracⅠ~Ⅳ型、SuperFrac+型产品可供选用。塔板上的传质元件包括 2 种结构的小圆形浮阀、降液管出口鼓泡装置,降液管可以根据负荷的高低设计为扇形降液管、主降液管+辅降液管, 塔板搭接处设计有工艺筛孔,其中的Ⅳ型塔板包括5项专利技术。 

SuperFrac塔板的两相通过能力比常规筛板塔板和浮阀塔板的高20~40%,操作弹性可以达到4:1,具有高通量、低压降、传质效率高等优点,但该类塔板的开孔率较小。

    另外,Nutter欧冠竞猜的MVG塔板工业规模和工业应用表明,MVG塔板在不损失传质效率的情况下,比常规筛板塔板和浮阀塔板处理能力提筒15%-30%。其操作弹性比达到4:1,尤其适合于负荷变化较大的情况。MVG塔板一般可用于现有降液管和支撑设施,从而大幅减少停工改造时间。UOP欧冠竞猜在其MD塔板的基础上改进降液管设计,缩短塔板间距开发了ECMD塔板;UOP欧冠竞猜和Nutter欧冠竞猜MVG联合开发的新型塔板ECMD-MVG塔板,使用UOP欧冠竞猜的降液管和Nutter欧冠竞猜的MVG鼓泡器。

 

国内新型塔板

 

1、组合导向浮阀塔板

组合导向浮阀塔板是华东理工大学在1996年开发的专利技术,该阀吸取了条阀和导向筛板的各自特点,形成一种创新的组合条阀。它由矩形导向浮阀和梯形导向浮阀按适当的配比组合而成。

组合导向浮阀塔板的主要特点为:

①塔板上配有矩形和梯形导向浮阀,浮阀上设有导向孔,导向孔的开口方向与塔板上的液流方向一致。

②根据液流强度的大小或液体流路长短适当调节梯型浮阀和矩型浮阀的配比。

③浮阀在操作中不转动,浮阀无磨损,不脱落。

④塔板效率与F1型浮阀塔板效率相比提高 10%-20%;生产能力可提高20%-30%。

2、Super V型浮阀塔板

石油大学与北京设计院一起,在原来的HTV船型浮阀塔板的基础上,独家提出了浮阀填料化的开发思路,开发了Super V型系列浮阀塔板,试验室研究和初步工业应用表现出了极为优良的操作特性,具有广泛的应用前景。

浮阀采用 U 型带翼结构、阀体侧翼开孔和开缝,提高塔板气液接触均匀性,防止浮阀结焦和结垢沉积。设计了侧翼开孔的浮阀构型,以适用于低等结焦、结垢体系,称为Super V-1浮阀;设计了侧翼开缝的浮阀构型,以适应于中等以上易结焦、结垢体系,称为Super V-2浮阀。同时该塔板采用同抹斜式降液管出入口堰技术想结合,大大提高了降液管的液相通过能力。该类浮阀塔板效率较高,操作弹性较大,为4:1左右,但结构较复杂,并且制造成本较高。

3、ADV微分浮阀塔盘

 ADV微分浮阀塔板是清华泽华欧冠竞猜与美国AMT欧冠竞猜共同开发的新一代浮阀塔板,它是在F1浮阀塔板的基础上开发的。与传统的F1浮阀塔板相比,塔从浮阀结构、降液管结构等方面进行了一系列的改进:

① 微分浮阀在阀顶开小阀孔,充分利用浮阀上部的传质空间,使气体分散更加细密均匀,汽液接触更加充分。

② 局部采用带有导向作用的 ADV微分浮阀,消除塔板上的液体滞留现象,提高汽液分布的均匀度。

③ 采用鼓泡促进器使整个塔板鼓泡均匀并降低液面梯度,从而提高传质效率。

④ 适当改进降液管,增加鼓泡区的面积。

⑤ 阀腿采用新的结构设计,使浮阀安装快捷方便,操作不易转动或脱落。

该类塔盘从传质效率、泄漏等方面得到了改进,与导向浮阀塔板相当;雾沫夹带在中低速的空塔气速下与F1相差不多;操作弹性不是很高,略低于SuperV 型塔板,但压降与F1相当。

4、DJ塔板

DJ塔板是浙江工业大学在八十年代末开发形成的一种新型塔板。DJ塔板继承了MD塔板降液管的特色,并在结构型式、通量和效率等方面有所创新、有所突破,形成了具有我国特色的新型塔板系列。

DJ-1型塔板是为了适应特大液气比的吸收操作而开发的。主要结构特点是采用宽型降液管。对降液管的根数和排列作改进和优化。随着塔径的增大和溢流量的增加,调整降液管的宽度和长宽比,按等溢流强度原则来排列降液管;同时,兼顾各个溢流区的鼓泡面积分配合理。

DJ-2型塔板上设置了导流装置,在相应位置上开设导流孔,安装导流板,改善液流的初始分布,使塔板上的液流接近于活塞流。

该类塔盘具有大通量和大处理能力的优点,但不适用于液相负荷较小的体系;它的传质效率相对较低,与 F1 浮阀塔板相当或略低。

5、喷射态塔板

喷射态塔板是在新型垂直筛板的基础上开发的新型塔板,其以气相为连续相,液相为分散相。新型垂直筛板是由日本三井造船株式会社于1968年前后开发成功的,自1980年始河北工业大学大学对其性能与结构进行深入研究,并在天津大沽化工厂工业化应用成功。

其原理如下:下层塔板上升的气体由板孔缩流进入罩内,液体由帽罩底隙进入罩内,气体将进入罩内的液体提拉,进行拉膜、破碎、向罩顶撞击,气液混合物折返从帽罩侧孔水平喷出,靠重力在塔板上部空间分离。该塔板汽液接触剧烈,液体被破碎成很小的液滴,混合充分,传质表面巨大,传质效率高,且处理量大,操作范围宽。

欧冠竞彩购买前身是河北工业大学的化工实验厂,继承发展了垂直筛板塔的技术,经过数十年的研究开发,形成了能够适用于各种工况的系列化喷射态塔板技术:

(1) 新型垂直筛板

传质效率高,比F1浮阀高5%以上;处理能力大,可高出F1浮阀一倍以上;由于帽罩内气相和液相并流,不是穿过液层的,阻力降低,低于F1浮阀20%以上;抗堵塞能力强,高气速下对固体颗粒、易自聚物料冲洗能力强;抗发泡消泡:鼓泡态易形成造泡,喷射态易撕碎液泡;几乎无液泛。

 

(2) 径向侧导喷射塔板

部分液体顺着流动方向被喷射,降低液相返混,处理能力大、效率高。

 

(3) 低阻力膜喷射塔板

与径向侧导喷射塔板相比,具有更低的单板压降。塔板上可设置冷却盘管,以移除系统多余热量。抗堵塞能力强,常用于污水汽提等易堵工况,可显著延长检修周期。

 

(4)膜喷射无返混塔板

液相不返混,传质后液体被导流至下层塔板,塔板上液体无浓度梯度,整层塔板具有统一的传质推动力。

 

(5)分隔流无返混喷射塔板技术 

液相不返混,气液两相逆流接触,消除塔板上的液面梯度、浓度梯度、温度梯度,多降液管,适用于大液量、易发泡、难分离物系,如碳四深加工行业。

(6)全逆流无返混喷射塔板技术

 

    全逆流无返混喷射态塔板是我欧冠竞猜经过多年的不懈努力,在喷射态塔板基础上成功研发出的新一代塔板分离技术。对板式塔的技术进步具有里程碑的意义。

    该术利用逆流接触改变了板式塔百年以来一直沿用的错流接触形式,逆流接触极大提升了塔板上气液传质、传热推动力。

    目前该技术已成功应用于碳四分离、甲醇精馏、脱苯等装置中,与传统塔板相比凸显了其优异性能。去年三月份在美国石油城举办的国际精馏会议,该项技术得到了大会主席和FRI精馏中心专家的高度认可。



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