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塔填料及液体分布器研究
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塔填料及液体分布器研究

2019-10-19      阅读:
近年来,随着先进科学技术的改革和发展,我国填料塔技术发展已逐渐趋于完善,新型散堆填料塔技术的综合应用性能非常好,所以其应用范围最广,本文将结合实际应用案例对塔填料及液体分布器进行深入研究。 
自改革开放以来,我国工业科学技术进入了飞速发展的阶段,随着力学理论、传质模型不断的发展和完善,塔板技术已突显出了其技术领先地位。现阶段,由于能源供需关系紧张,我国塔板技术的应用面临着前所未有的挑战,如何完善塔板技术的应用,降低工业生产技术的能源消耗量等问题已成为我国广大塔填料工程设计人员研究讨论的重点问题。常用的精馏塔设备主要有填料塔和板式塔两大类,两种设备的运行效果存在很大的差异性,传统板式塔其制作工艺复杂,能源转化率低,填料塔的制作工艺简单,能源转化率高。目前,我国大多数工业企业应用的精馏塔设备类型为塔填料,本文通过塔填料类型深入探讨液体分布器的应用问题和研究发展方向[1]。 
  1.塔填料类型 
  1.1.散堆填料
  散堆填料及塔设备是进行吸收、精馏、干燥、萃取等传热处理的主要装置过程,在传质、传热过程中,散堆填料的气-液、液-液变化明显,随着计算机网络工程技术的发展,散堆填料技术已经逐渐走出了传统传质、传热能源消耗量大的困境,在反应蒸馏、流化干燥、超重力分离等领域都发挥着重要作用,具体表现在以下几个方面:
①散堆填料的规律化、规范化,和传统填料形式进行对比分析可知,在填料时,应时刻保持填料的重心在纵向取向上,这种填料形式可以将填料表面的液膜更均匀;
②降低填料塔的压强,使装置设备的传质效率大幅度升高;
③对不同类型填料形式,采用不同种填料技术,目前开发应用的调料类型主要为散堆填料,其填料功能的复合化程度非常高,适用于多种填料技术;
④因为散堆填料技术拥有较强的催化作用和传质作用,这种优良的应用性能可以在一定程度上提高装置的传质效率[2]。 
  1.2.规整填料
  规整填料是近几年发明的新型填料形式,其设计方法和应用性能和三推填料有很大差别。规整填料可以提高塔装置的传质效率,并且其能源转化率非常高,一般情况下,在难分离物系、热敏物系、高纯产品等领域的应用非常广,其主要应用性能有以下几点:
①在减压塔中,规整填料可以促进热敏物系和难分离物系发生催化反应,增加塔装置的热吸收稳定性;
②在汽油分离塔中,规整填料应用在汽油分离装置中,可以实现能源转化率的最大化,帮助乙烯、苯乙烯等工业材料实现在加工的生产目的;
③规整填料可以有效方式加工产品受到污染,有效避免各加工原料出现混合反应现象,所以在食品、制药等领域普遍应用规整填料;
④规整填料的形式种类有很多,不同填料形式对加工产品的分离效果不同,相较于散堆填料,规整填料的分离效率更高,操作弹性更大、实用性更强、放大效应更低。 
  一般填料塔都具有高性能填料和设计填料内件,这是填料塔实现物料回流、分离传感的重要装置元件,液体回流在塔截面的分布均匀是体现塔装置传质效率的主要依据,据相关数据统计,如果塔装置内的液体回流分布不均匀,塔内的加工原料的分离效率很受到严重影响。 
  2.1.填料塔液体分布器的分类 
  填料塔液体分布器是实现塔分离效率、传质效果的重要装置,所以其装置结构和装置性能对塔装置生产效率的影响非常大。
填料塔液体分布器的分类方法主要有5种:
①按液体回流方向分类,主要分为重力型、压力型液体分布器,这两种分布器应用于不同种回流方式的塔装置;
②按形状分类,传统分布器一般为管式,新型分布器一般为双层排管式;
③按液体分离类型分类,孔流型液体分布器和溢流型液体分布器;
④)按按液体回流次数分类,回流次数少于3次的为单级分布器,回流次数大于3次的为多级分布器;
⑤按分布器组合方式分类,主要有管槽式、孔槽式和槽盘式三种液体分布器[3]。 
  2.2.塔填料液体分布器的注意事项 
  通过上文对塔填料液体分布器的运行情况和分类方法进行分析可知,要想实现分布器的运行效果,必须严格按照相关规定操作,在操作过程中应注意的问题,主要有以下几点:
①新型分布器和传统塔装置的应用结合,因为新型分布器应用的操作技术非常先进,所以其填料形式和塔装置的分离效率存在很大差异,研究表明,如果传统塔装置应用新型分布器,那么其能源转化率会降低12个百分点;
②如果在填料过程中工作人员操作失误的话,液体分布器会出现不良分配现象,这种现象不仅对塔装置的分离效率产生影响,还会影响加工原料的传质效率;
③分离效率,不同填料方法的喷淋密度不同,工程人员在设计填料方法时,应结合装置的喷淋密度设计合理的填料容量和形式,当喷淋密度超出额定范围时,塔装置的分离效率会大幅度下降;
④新型分布填料,由点到线的填料形式可以增加塔装置的传质效果,液体回流次数也会随之增加,所以工作人员在进行填料时应添加规则的布液孔,通过布液孔完成加工材料的表面转化;
⑤通过毛细管等作用,液体分布器布液板上的液体呈膜均匀状流下,将液体初始分步由点分布变成近似无限多点均匀分布到填料表面,可以有效增加液体分布器的分离转化效率,在改善其分布性能的同时,提高了液体分布器的综合应用性能[4]。 
  3.结论: 
  综上所述,填料塔未来的发展前景非常广阔,通过工程技术人员的不断改革和创新,填料塔装置的高效性、实用性会进一步增强。先进科学技术和高效填料相匹配的塔内构件组成的复合型塔板装置是填料塔发展的重要方向。 
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