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        孔板波紋填料的分類及應用

        發布時間:2021-08-06 10:53:39 人氣:

        一、孔板波紋填料的特點
        孔板波紋填料是規整填料的一種。它是由若干彼此平行,垂直排列表面有溝紋的孔板片組成,波紋與塔軸方向成一定夾角,相鄰板片波紋方向相反,使板片間形成交叉三角形通道,因此具有以下特點:
        (1)填料由板片組成,板片有較大波峰相錯排列,板片排列整齊,因此空隙大,氣體通過阻力小、通量大。
        (2)填料表面潤濕率高,無溝流現象,傳質效率高,持液量少。氣液兩相在填料中不斷呈Z型運動,混合均勻,氣液接觸充分,效率高、抗污染能力強。
        (3)孔板波紋填料除用金屬和塑料制造外,還可以用陶瓷制造,以適應耐腐蝕、耐高溫等特殊要求。
        二、孔板波紋填料的分類
        1.金屬孔板波紋填料
        金屬孔板波紋填料是瑞士蘇爾壽公司70年代后期,繼金屬絲網波紋填料后開發成功的一種重要新型通用規整填料,稱為麥勒派克(Mellapak)填料。研制的目的是克服金屬絲網波紋填料的局限性,進一步擴大在精餾、吸收等方面的應用。該填料保持金屬絲網波紋填料的幾何規則結構特點,改用表面有溝紋的孔板制成,其性能介于金屬絲網波紋填料與散堆填料之間。
        (1)填料的幾何結構與特點 孔板波紋填料的結構類似于金屬絲網波紋填 料。它的每個單元是由帶斜齒的波紋填料薄片組成的圓柱體,在薄片上沖有小孔,可以粗分配薄片上的液體,加強橫向混合:薄片上加溝紋起到細分液體的作用,增加了液體均布和填料潤濕功能,提高傳質效率。金屬孔板波紋填料依比表面積不同又分成許多規格,波紋對塔軸的傾角有30°和45兩種,分別用X和Y表示。
        (2)適用范圍 金屬孔板波紋填料具有通量大,阻力小、效率高、造價便 宜、抗污染能力較強等優點。特別適用于常壓和中等真空度及有污染危險的有J物蒸餾,如乙醇、乙苯/苯乙烯、脂肪醇、乙二胺、環乙烯/環己醇、乙二醇,苯胺、氯甲苯(對/鄰)、脂肪酸、混合二甲苯、環氧乙烷、環氧丙烷及其它烴類等。并適用于常壓級加壓逆流吸收過程,例如吸收CO2、HS、HCI、CIO2、C1等。在設計新塔及改舊塔中,它用來代替鮑爾環之類的散裝填料和某些板式塔。尤其是在大型塔器改造中,對提高產品的產量和質量,減低能耗都有明顯的經濟效果。
        2.塑料孔板波紋填料
        對于吸收操作,除各種金屬填料外,瑞士蘇爾壽公司研制的麥勒派克(Mellapak)也可用各種塑料制造。材質有聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)等。聚丙烯可耐溫110℃,聚偏氟乙烯可操作到150℃,主要優點是耐腐蝕、質輕、價廉、阻力小、效率高,類似于金屬孔板波紋填料。目前主要有125Y和250Y兩種規格,它們適用于各種吸收和解吸過程,也用于廢氣凈化及大液體負荷和高操作壓力的過程和提高現有塔器的生產能力,還適用于易起泡沫的物系。
        (1)幾何特性 塑料板波紋填料與金屬板波紋填料結構相似,是由彼此平行、交 叉后垂直排列的波紋板片組成盤型的規整填料。填料板片上可開有小孔以提高分離能力。組成盤狀的填料在塔中上、下相鄰的兩盤應交錯90°。未經處理的塑料一般有憎水性能,必要時可通過物理、化學等方法來改善塑料的潤濕性能。塑料板波紋填料的基本特性參數主要取決于填料板片的波紋峰高,而決定波紋形狀的主要參數尚有傾角、波距、板厚等因素,其原理與金屬板波紋填料相似。
        (2)適用范圍塑料板波紋填料可以在適宜條件下替代通用填料及某些板式塔。由于具有較大的通量、低的壓降、高的比表面積,所以在提高產量、擴大使用范圍、降低能耗、提高效率上有較大優勢。尤其因采用塑料材質,其耐腐蝕性強、壽命長。突出缺點是在伴有換熱要求的塔器中不適用。另外,由于采用規則排列的板片組成規則填料,含有的固相顆??赏ㄟ^填料的波紋底排出,在填料中不易累積,厭此抗堵塞性能有所改善。當塔器設計合理時其操作彈性比一般通用塔器大,在一定場合下用來代替某些板式塔、散堆填料塔可提高生產能力或效率各25%和50%。
        3.壓延刺孔板波紋填料
        我國1977年研制成功了具有壓延刺孔板的波紋填料。它與金屬絲網波紋填料的差別在于用金屬板片代替金屬網。金屬板經碾壓出密度很高的小刺孔,然后把多刺孔板壓制成波紋板片。它與金屬板波紋填料的區別主要是沒有在金屬板片上沖制小孔。其成盤、裝塔要求等均與網波紋、孔板波紋填料相同。發展至今,以4.5 型和6.3型兩種為主。產品已應用于煉油、醫藥等工業中,取得滿意效果,是我國開發研制的規整填料之一。
        (1)幾何結構金屬壓延刺孔板波紋填料是在金屬薄片上以每平方厘米刺微孔70個的密度進行壓延刺孔,然后再研制成板波紋填料。加工中省去沖孔工序,其它制盤、裝塔技術無特殊要求。
        (2)應用范圍金屬壓延刺孔板波紋填料由于表面特殊的刺微孔結構,增加了填料的毛細作用,使填料的潤濕性升高,所以在精餾與吸收的試驗中呈現出良好的分離性能,經過預液泛后可增加填料效率?,F在主要有45、6.3、10型三種,其主要特點是流量較大時基本保持了金屬絲網波紋填料的優良分離功能,又省去了拉絲編網的復雜工序,降低了填料造價。4.5 型、6.3型話用于分離要求較高的精細化工、溶劑回收、化工產品精制等領域:而10型填料屬于通量大、壓降小的通用型規整填料,在一般化工、石油化工、化肥、H保等領域有著廣泛的應用前景,
        4.陶瓷孔板波紋填料金屬、塑料波紋填料具有優良的技術經濟性能,但對于高溫(~500℃)和腐蝕性介質的蒸餾、吸收等分離,顯然不能勝任。而陶瓷孔板波紋填料不J具有波紋填料優良的綜合性能外,還具有陶瓷的耐酸、堿腐蝕性和良好的表面潤濕性能,又耐高溫和低溫,適用于較強腐蝕性物系的物料分離。陶瓷的造價也比較便宜。匯總起來,陶瓷孔板波紋填料的主要適用范圍是:
        (1)對壓降和理論塔板數有嚴格要求的腐蝕性混合物的精餾、吸收(解吸)等;
        (2)絕壓從100Palmbar)起的真空操作:
        (3)由于特殊鋼、玻璃和搪瓷塔內,不銹鋼、玻璃與石墨常用于制作分離器、收集器和支撐柵格等塔內件;
        (4)鹵化有J化合物的精餾是主要應用范圍;(5)用作換熱器、除霧器或催化劑載體。

        值得注意的是有大量含水無機酸和堿存在的場合,該填料應用受限制或不宜應用,此外,尚有重量大、裝拆清洗不便等不足之處。233 孔板波紋填料的應用查長福等3介紹了孔板波紋填料在乙炔凈化中的應用,原TO-101、TQ-102塔裝填為50x50的拉西環填料,氣體通過能力低,阻力大,液體到達環內比較困難,涯濕不夠充分。同時乙炔氣夾帶電石渣、三聚乙醛等粘濁物,產生堵塔,使生產能力急劇下降,嚴重影響塔操作穩定,縮短了更換填料的周期。TO-101塔采用次氯酸鈉溶液作為洗滌液,利用它的氧化性除了乙炔氣中的雜質,而氯離子腐蝕性大,對不銹鋼也不例外,故此塔采用耐腐蝕的陶瓷孔板波紋填料。TO-102塔采用不銹鋼孔板波紋填料后,一段堿洗三聚乙醛等粘性物堵塔的現象得到解決,同時除醛效果還好;二段采用該填料后提高了產量和效率,兩塔更換填料運行后表明,其生產能力提高了約40%,塔壓降降低50%,從氣液分離器中排出水減少約30%~40%,反應液中乙醛含量由原來1.5%左右降至1%左右,大大降低了原料消耗,提高了反應液的質量和VAc的產量。
        網孔板波紋填料(采用C15材料)在油脂酸精餾塔中的應用,油脂酸在精餾分離過程中選用防腐蝕材料是一大難題。采用上海材料研究所的C15材料制成的網孔板波紋填料具有很好的耐腐蝕性能,該填料分離效果好,并且每立方米材料與壓延孔板波紋填料相比質量減少了30%,因此能大大降低成本??装宀y填料在苯乙烯精餾裝置中的應用,蘭化合成橡膠廠將SH-250v孔板波紋填料應用于苯乙烯精餾裝置上,代替原有的斜孔塔盤苯乙烯精餾裝置,生產能力是直徑相近斜孔塔的三倍,阻力降約是斜孔塔的 1/4,操作溫度降低20℃,回流比由90降低至68,蒸汽單耗降低23%??装宀y填料在銅洗塔的應用,連城縣氨合成廠系年產1.5萬噸合成氨廠,精煉工段銅洗塔塔徑為450mm,精煉尾氣中CO+CO含量經常超標,嚴重時銅塔甚至帶液,應用孔板波紋填料代替鮑爾環,并對塔內件作了較大改動,原料氣氣量由原來5100m/h提高至現在的6700m,合成氨生產能力達22t/h,銅液噴淋量由原來的9m下降至5m/,全塔壓降也比原來降低近1/3,CO+CO的含量小于25ppm,效果非常明顯。

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