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    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計
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    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計

    2019-11-20      閱讀:
    前言
    在石油化學工業中,蒸餾是重要的單元操作之一,其消耗的也很可觀,這就促使世界各國工程技術人員開發新型的填料,以提高塔的效率和生產能力,并降低阻力,從而降低蒸餾塔的消耗諾頓(NoRTON)公司從1976年到1979年開發了英塔洛克斯(Intalox)金屬填料。這種新型填料既不是鞍形又不是環形,而是界于二者之間(見圖1),因此可稱為環矩鞍形填料它采取了二者的點,具有較多接觸面積,并使汽液接觸良好,因此產生了很好的傳質效果。若浮閥塔改造成英塔洛克斯金屬填料塔,在一定生產能力下,能提高生產效率約01%,在一定效率下,能提高生產能力約02%正由于具有以上點,到目前為止,世界各國已有100多個直徑為8400毫米以下的塔成功的代替了板式塔和其它型式的傳質設備
    英塔洛克斯金屬填料

    英塔洛克斯金屬填料的性能比較

    任何一種填料形狀,都能制成不同尺寸,但是隨著填料尺寸的增加,單位面積氣體流量增加,而且在一定氣體流量下阻力減少同時隨著尺寸增加,單位高度的理論板數減少,即效率降低,因此在能力、效率和填料尺寸一起考慮時,二種填料才可以比較英塔洛克斯金屬填料的材料,一般采用鋼、鋁、合金鋼和不銹鋼。常用的英塔洛克斯金屬填料是:#25、#40、#5。。對于陶瓷的英塔洛克斯矩鞍形填料和金屬鮑爾環鎮料來說,這些尺寸大致相當于25、38、50毫米。
    HETP
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖2)英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖3)
     
    圖2是三種不同尺寸的英塔洛克斯金屬填料的比較,說明了填料尺寸越大,效率越低,阻力越小圖3比較了三種不同類型填料,它表明了英塔洛克斯金屬填料比陶瓷英塔洛克斯矩鞍形填料和鮑爾環琪料具有更高的效率。
    英塔洛克斯金屬填料、鮑爾環填料和英 塔洛克斯矩鞍形填料的壓降比較見表飛。表l說明在相岡的分離效率和塔的能力下,英塔洛克斯金屬填料的壓降遠比其它兩種填料低。
    表1在恒定的設計sc值時填料壓降
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖4)

    英塔洛克斯金屬填料的特性

    由于英塔洛克斯金屬填料具有合理的幾`何形狀(其幾何特性數據見表2),因此具高生產能力大、壓降低的特點,若用它代替板式塔或其它繽料,’可以降低塔的回流比,或提高生產儲力。對于真空精餾而言,垃料的阻力小具有更大的意義。
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖5)

    英塔洛克斯金屬填料的效率

    對于液膜和氣膜控制的兩種系統的填料均能保持較高效率。填料塔用于液膜控制系統已有多年,例如吸收系統,這是因為同板式塔相比,它具有的效率。表3表示了在一般蒸餾系統中,英塔洛克斯金屬堆料的HETP值,它適用于烷烴、芳香烴、醇、酮和環烷烴類化合物。
    表3英塔洛克斯金屬琪料的HETP位
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖6)

    英塔洛克斯金屬填料塔的設計能力

    為了說明英塔洛克斯金屬填料塔的處理能力,引人能力因素C。,其定義如下:
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖7)
    式中:V一氣體的空塔速度〔米/秒〕,p。一氣體的重度〔公斤/米“〕,pL一液體的重度〔公斤/米3〕。
    圖4表示了HETP與sc的關系,由圖可知,蒸汽流量從B點到C點時,HETP值大體上是一個常數,C點以后,隨著蒸汽流速的增加,汽相與液相充份地接觸,這樣就增加了質量傳遞的效率,于是HETP值從C點降到小值D點。D點以后,隨著汽體流速的增加,汽體會開始挾帶液體,使HETP值上升,直到F點,其HETP值就和C點相接近。流速超過F點是操作不允許的。
    由于英塔洛克斯金屬填料不比其它形狀填料具有較高的大操作能力,而且在上述較高能力因素下有較低的壓降。所以常壓和加壓的英塔洛克斯蒸餾塔通常是根據大能力設計,而不是根據壓降。
    設計的能力因素C。值(E點),約規定在大操作能力(F點)的08%處,在E點的c。值是近似地等于大效率(D點)的C。值的78%,這就有可能使操作達到設計能力的215%(即F點),在F點的c。值見圖5。
    在蒸餾操作中,為了使設計更可靠,多
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖8)
    數設計者采用B到C那一段比較平坦部分的HETP值作為設計值。
    填料的尺寸一般情況根據塔徑決定(見表4),但有時也考慮塔的效季和流體阻力。當要求塔的分餾效率高而對壓降要求不高時,則可選用較小尺寸的填料,反之則選用較大尺寸的填料。
    英塔洛克斯金屬填料蒸餾塔的設計(圖9)
    六、應用英塔洛克斯金屬填料的經濟效果
    有一年產82萬噸乙烯裝置中的脫甲燒塔,塔的操作壓力為03公斤/厘米2(絕壓),原來采用浮閥塔,塔頂乙烯損失較大。后來把浮閥塔進行改造,塔體不變,內部的塔盤由浮閥塔改為英塔洛克斯填料,改造后,塔頂乙烯損失減少,一年共多回收2,000噸乙烯;只要用大約4個月時間即可回收改造所需費用。
    在另一套年產03萬噸乙烯裝置中,把脫甲烷塔進行改造,其塔體不變,內部把浮閥塔盤改造成英塔洛克斯金屬填料,其效率不變,而能力提高02%以上。
    真空精餾塔性能的差別可通過塔徑為3810毫米,86塊理論板的塔來說明。在一定的回流比下,由于產品規格的要求,塔底壓力定為168毫米汞柱,使用直徑為05毫米的金屬鮑爾環需要84米的填充高度,其壓降為217毫米汞柱,這時塔頂的壓力為59毫米汞柱。
    采用非05英塔洛克斯金屬填料代替后,塔頂壓力可以從95毫米汞柱增加到131毫米汞柱,填料高度需44米這樣就對塔頂冷凝器提供了較大的溫差,降低了換熱器和填料塔的投資,并降低了對真空設備的要求。
     

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