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    絲網波紋填料在精餾系統應用
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    絲網波紋填料在精餾系統應用

    2019-11-13      閱讀:
    絲網波紋填料真空精餾技術隨著化工技術的飛速發展而迅速推廣應用,已經成為工業分離提純的主要方法。本文運用真空精餾基本理論分析探討了其在真空精餾塔上的工業化應用。 

    一、概述 

    丁辛醇裝置采用英國戴維公司氣相低壓羰基合成技術生成2-乙基己醇(辛醇)和正丁醇,同時副產異丁醇。辛醇分子量比較大(為130.23),難分離,熱敏性強,因此,辛醇精餾系統采用二塔真空精餾。 
    大慶丁辛醇裝置自1986年6月建成投產以來,預精餾塔分離效果較差,辛醇H2SO4色度高,為此,通過運用真空精餾理論分析探討了真空精餾絲網波紋填料技術及其在預精餾塔上的工業化應用,并且成功的對預精餾塔進行了技術改造,取得了良好的經濟效益和社會效益。

    二、真空精餾基本理論 

    一般,在不到一個大氣壓的壓力下進行的精餾(蒸餾)稱為真空精餾(減壓蒸餾);其中在13.3~3990Pa的壓力下操作的精餾又稱為高真空精餾。其技術特點如下:
    1.物系組份的相對揮發度通常隨沸點溫度降低而,這樣就能減少達到一定分離所需的理論板數,降低塔高。若精餾塔理論板數已定,則回流比減小,節能降耗。當理論板數與回流比均不變時,則產品純度將會提高。
    2.當分離熱敏性物質時希望精餾溫度比較低。真空精餾塔底溫度降低可以減緩諸如產品分解、聚合或變色等不良反應的發生。
    3.對于蒸汽壓非常低的組份或者接近常壓下沸點就易變質的化合物,真空精餾可以達到其提純目的。
    4.真空精餾再沸器溫度低,可以利用低壓蒸汽或熱水等廉價熱源,達到節能降耗的目的。

    三、真空精餾塔的工程研究 

    真空精餾,尤其是高真空精餾,塔頂壓力不能降低到壓力為零的界限。另外,還要受到冷凝器中冷卻介質、真空泵、經濟塔徑和塔底允許溫度等限制,所以選用每塊理論板的壓力降盡可能低的高效填料比較理想。
    絲網波紋填料是由彼此平行垂直排列的絲網(或薄板)波紋條片組成的盤狀規整填料。波紋的方向與塔軸傾斜角為30°或45°,相鄰兩片波紋方向相反,安裝時緊貼塔壁且依次交錯90°堆列。顯然,絲網波紋填料是當前適用于真空精餾應用的塔填料。 
    真空精餾裝置的選擇
    當鼓泡塔用于真空精餾常見的低液體噴淋密度的操作時,由于其每塊理論板壓降高達1064Pa使得不適于在大多數真空操作中應用。
    設計良好的篩板塔每塊理論板壓降399Pa,所以,在分離熱敏性物系25塊理論板以上的場合,往往要幾座篩板塔串聯。但在相同單板壓降時,金屬矩鞍環填料(IMTP)的通量比塔板高70%,現代散裝填料用于真空精餾,(塔頂壓力1330Pa以上,不超過12塊理論塔板)費用低,而規整填料更適于真空蒸餾,它阻力小,分離效率高(等板高度低),使得每塊理論板壓降相當于現代散裝填料的三分之一。規整填料塔有一臺再沸器和冷凝器就可提供大量理論塔板,即使塔串聯操作也可以。更由于表面特殊結構(網紋、窄縫、打孔等)使濕潤型、均布性良好。所以規整填料可以在壓力小于1330Pa、液體噴林密度相當小的條件下也能很轉。

    四、絲網波紋填料在預精餾塔上的工業化應用

    預精餾塔1148是將氣相加氫系統生成的辛醇與來自分批蒸餾回收的辛醇一起進行預分餾,脫除輕組份和來自氣相加氫的溶解氣體。該塔直徑為2.63米,浮閥式塔盤,浮閥為304型不銹鋼材質,厚度為2mm,共54層。
    自1986年6月裝置建成投產以來,分離效果一直不理想,每年塔盤脫落的現象都比較嚴重,辛醇產量受到嚴重影響,H2SO4色度高。
    為了解決預精餾塔浮閥塔盤損壞嚴重,影響產量的問題,根據真空精餾基本理論級填料分析,于1995年將塔內件改為由天津大學填料研究所設計制造的高效絲網波紋填料。根據丁辛醇分批蒸餾塔1154絲網波紋填料的改造經驗,采用TJ400Y型不銹鋼高效絲網波紋填料,共分三層,119m3,高12m。TJ400Y型絲網波紋填料是在45°角斜波紋面上有規則地打了φ15mm孔的板,此絲網波紋填料具有安裝方便、高傳質效果、阻力小、分布均勻、排列規整嚴密、操作彈性大等特點,有利于提高產量以及節能效果。
    預精餾塔改用絲網波紋填料后,各項指標均超過了原設計指標要求,同時節約了大量蒸汽,提高了塔負荷,并滿足了裝置擴建為8萬噸的要求。此塔改用絲網波紋填料后取得如下效果:
    1.提高了塔的負荷
    由于塔進料FIC1105流量表指示偏差較大,因此以塔出料之和計算進料量,即:
    進料=塔頂采出(FIC1305)+塔底采出(FIC1307)
    表1預精餾塔塔頂、塔底采出量(Kg/h)
    絲網波紋填料在精餾系統應用
    進料量(平均)=539+11425=11964(Kg/h)
    塔負荷=實際進料量/設計進料量=11964/11290=106%。 
    2.提高了塔的分離效果 
    在辛醇生產期間,塔分離效果應該用塔底采出物中辛烯醛(EPA)
    的含量來衡量,但由于辛烯醛的含量很低,很難分析出來,因此通過辛醇產量來說明塔的分離效果,見表2。
    絲網波紋填料在精餾系統應用
    表中辛醇產量于設計值和國標級品,說明改造后塔的分離能力完全可以滿足工藝要求。

    五、結論 

    預精餾塔浮閥塔盤改用絲網波紋填料后得運行平穩,塔的操作彈性,負荷提高了近10%,分離效果好,在高負荷下產量仍于國標級品。改造后節能效果顯著,這也是絲網波紋填料塔的勢之一,同時節約了大量檢修費用。絲網波紋填料在預精餾塔上成功的工業化應用,取得了良好的經濟效益和社會效益,具有很高的推廣價值。

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