階梯環(huán)填料塔是目前世界上主要的兩種高效填料塔。 本文通過綜述它們 的幾何結(jié)構(gòu)、 甚本性能和應(yīng)用實例, 說明代替鮑爾環(huán) 、 鞍形填料 、拉西環(huán)、 一部分板式塔及節(jié)省 蒸餾、 吸收操作 的能耗是其 目前研究和推廣使用 的主要動 向。

填料塔是化工和石油化 工生產(chǎn)中常見的重要設(shè)備之一 , 它 ) ` 泛應(yīng)用于蒸餾、 吸收 、 、洗滌、 主化 處理和傳熱等 單元操作。 填料種類很多, 形狀各異 , 但是在 目前大量推廣應(yīng)用 的各 種新型填料 當(dāng)中, 階梯環(huán)頗受重 視, 發(fā)展較快。 基本性能試驗 和工業(yè)使用表明,它們比鮑 爾環(huán)及其它散堆填料 越, 在 某些條件下 尚可代 替板式塔。

在國外, 美國傳質(zhì)公司 ( M “ “ “ T r “ sn f e r L dt ) , 從1 9 69年到 1 9 7 2 年采用 價值分析技術(shù)研究了一種新型填料 — 階梯環(huán) ( C ; s c a cd M i n i 一 Ri n sg ) , 簡 稱為 C M R 。 從表 工看出近幾 年世界各地使用 階梯環(huán) 的塔數(shù)增加速度是相當(dāng)快的。

利用甲醇吸收塔和蒸餾塔改造前后的對比說明階梯環(huán)可以 節(jié)省能耗。在吸收塔 ( T 一 1 01)然后在蒸餾塔 ( T 一 1 0 2) 將甲醇吸收液分餾 成高純產(chǎn)品。改造舊瘩分成三種實例進(jìn)行實例1 : 吸收塔原封 不勸: 即入 蒸餾塔約進(jìn)料量與以前 相同, 把現(xiàn)有塔板 ( 板間距 5 0 毫米 , 板效率 50 % ) 改為尺一 寸 M Z 的金屬階梯環(huán) , 故傳 質(zhì)效率提 高 + 01 5 % , 降低回流比,從而減少回 流量。

實例2 :將現(xiàn)有吸收塔的金屬拉西環(huán)改為尺寸翅 1 的塑料階梯環(huán) ,  蒸餾塔改造與實例 1相同, 但是 吸收塔 , 歹以前 填料相比, 傳質(zhì)效率增 加 +   48  % ,     吸收液量減少到原來的去。

 

實例 3 : 與實例 2 相比使用傳質(zhì)效率更 高的階梯環(huán) , 吸收塔的傳 質(zhì)效率提高 十 1 1 6 % , 蒸餾塔提高 + 1 3 ` 叫, 因此液量咸少 , 對吸收塔為 一 95 % , 對蒸餾塔回流比為 一 76 % 。 此外 , 蒸餾塔的 壓力降從 09 毫米汞住減到 7 . 3 毫米汞柱 ( 一 29 % ) , 塔釜溫度顯著降低。 采用階梯環(huán)及其內(nèi)件獲得塔的性能改善, 節(jié)劣能 和回 收投資年限見表 3

表 3 中改造收益說明如下 :

 

實例 1 : 蒸餾塔的進(jìn)料量等于吸收塔的吸收液 量,      由于蒸餾塔的性能高,     所以減少蒸汽一 21 % , 相當(dāng)金額每 年約為 1 6 0 0 萬 日元, 節(jié)省以電力計為 3 4 . 4 萬千瓦 , 折合金額約每年為 3 6 0 0 萬 日元 , 故回 收投資不到四 個月。

 

實例 2 : 吸收塔和蒸餾塔的液量都減少 , 用改造前 60 % 來操作 , 兩個塔每年節(jié)省金額達(dá) 1 億 7 百萬 日元, 此時 回 收投資只 用 2 . 2 個月。

 

實例 3 : 與實例 2 相 比, 使用傳 質(zhì)性能的填料和內(nèi)件, 節(jié)省更多。 該實例與改造前比較, 用告, 但是 質(zhì)量和產(chǎn)量相同。 兩個塔每年節(jié)省金額蒸汽為 4 0 0 0 萬 日元,

電力約為 1 0 5 0 0 萬 日元 ,合計一億四 千五百萬 日元。     回收投資時間還不到 3 個月。

 

實例 1 是上述三種實例 中節(jié)省 少的 ,      但作為蒸餾過程減少 使用蒸汽的基礎(chǔ) 。    即使

 

保守估計, 認(rèn)為可 以平均減少蒸餾過程的蒸汽約為 02 % 。 例如在每年 1 0 億 日元蒸汽用于蒸餾的工廠 , 可以期望通過蒸餾 塔的改造獲得每年 20 億 日元的純收益 , 節(jié)省電力方面預(yù) 計約為

 

節(jié)省蒸汽金額的 2 倍 。兩者相加, 其收益是相當(dāng)可觀的。

( 3 ) 脫碳系統(tǒng) 仁”

 

在歐洲 的一個氨生產(chǎn) 公司進(jìn)行了幾個 月的工 業(yè)規(guī) 模中試工作,  比較了在 高壓( 26  大氣壓 )吸收 C O : 時 , 金屬階梯環(huán)與金屬鮑爾環(huán)的壓力 降及操作 性能。 根據(jù)試驗研究所得 的結(jié)論 , 原來吸收和解吸塔 的填料可以用 全屬階梯環(huán)代林。 階梯環(huán)單位壓力降的效 率 ( K g a) 比鮑爾環(huán)

高5 0 % 。 !

 

( 4 )  松樹化學(xué)物的蒸餾

 

從松節(jié)油混合 黝分離。  旅烯需要以塊理論板。    為了操作靈活,     該塔在 18 、       42  和 03  塊板處設(shè)有加料點, 設(shè)計專門選 用 低壓降的板型, 此時需 要 1 70 塊 實際板 , 塔內(nèi)徑分別為 2 英尺和 4 英尺 , 高度分別為 57 英尺和 1 0 英尺, 全塔壓力降預(yù)計 93 2 毫米 汞柱。 另外 一個方 案提供相同的理論板數(shù), 進(jìn)料點的位置也具有同樣的靈活性 , 該塔 用五段 翅1 階梯環(huán)填料 , 填料床高度范圍 7 一 12 英尺。 塔的總 高度 1 30 英尺 , 近 似等于兩座板式塔 的一座高度, F ~ 1 . 7時 , 壓力 降為 56 毫米汞柱 , 相當(dāng)于每塊理論板壓力降為 0 . 89 毫米汞柱 , 由于溫度低和滯留量 少, 提高了產(chǎn)量。

 

( 5 )  石 油精煉 盯

 

直到近大多數(shù) 精煉分離過程才使用板 式塔, 而階梯環(huán)早已推廣應(yīng)用 到這些地方了。 下面簡單敘述 階梯環(huán)改造石油精煉分離裝置情況。