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國外填料塔*新發展
日期：2024-11-22 04:24
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摘要：
國外填料塔*新發展
70年代以前，在大型塔器中，板式塔占有**優勢，出現過許多新型塔板。70年代初能源危機的出現，突出了節能問題。隨著石油化工的發展，填料塔日益受到人們的重視，此后的20多年間，填料塔技術有了長足的進步，涌現出不少高效填料與新型塔內件，特別是新型高效規整填料的不斷開發與應用，沖擊了蒸餾設備以板式塔為主的局面，且大有取代板式塔的趨勢。*大直徑規整填料塔已達14～20m，結束了填料塔只適用于小直徑塔的歷史。這標志著填料塔的塔填料、塔內件及填料塔本身的綜合設計技術進入了一個新階段。圖1是規整填料的發展歷史示圖。縱觀填料塔的發展，可以看出，直至80年代末，新型填料的研究始終十分活躍，尤其是新型規整填料不斷涌現，所以當時有人說是規整填料的世界。但就其整體來說，塔填料結構的研究又始終是沿著2個方面進行的，即同步開發散堆填料與規整填料。另一個研究方向是進行填料材質的更換，以適應不同工藝要求，提高塔內氣液兩相間的傳質效果，以及對填料表面進行適當處理(包括在板片上碾壓細紋或麻點，在板片上粘接石英砂，表面化學改性等)，以改變液相在填料表面的潤濕性。
70年代以前，在大型塔器中，板式塔占有**優勢，出現過許多新型塔板。70年代初能源危機的出現，突出了節能問題。隨著石油化工的發展，填料塔日益受到人們的重視，此后的20多年間，填料塔技術有了長足的進步，涌現出不少高效填料與新型塔內件，特別是新型高效規整填料的不斷開發與應用，沖擊了蒸餾設備以板式塔為主的局面，且大有取代板式塔的趨勢。*大直徑規整填料塔已達14～20m，結束了填料塔只適用于小直徑塔的歷史。這標志著填料塔的塔填料、塔內件及填料塔本身的綜合設計技術進入了一個新階段。圖1是規整填料的發展歷史示圖。縱觀填料塔的發展，可以看出，直至80年代末，新型填料的研究始終十分活躍，尤其是新型規整填料不斷涌現，所以當時有人說是規整填料的世界。但就其整體來說，塔填料結構的研究又始終是沿著2個方面進行的，即同步開發散堆填料與規整填料。另一個研究方向是進行填料材質的更換，以適應不同工藝要求，提高塔內氣液兩相間的傳質效果，以及對填料表面進行適當處理(包括在板片上碾壓細紋或麻點，在板片上粘接石英砂，表面化學改性等)，以改變液相在填料表面的潤濕性。
進入90年代后，填料的發展較慢，仿佛進入一個相對穩定期，或者說是處于鞏固階段。如1994年展出的*具代表性的產品仍是Sulzer公司1991年展出的Optiflow規整填料，而1997年也只展出了1種新型填料的幾何形狀，即Raschig公司的Supekpak300型板式規整填料，其余都是一些老填料的新改進(如Rombopak改進型填料)。填料領域*多的發展還是在氣液分布器方面。國外大公司對液體分布裝置的研究較成熟，但對氣體分布器的研究是幾年前才起步的。與此相反的是，近五六年來，塔器中板式塔技術卻又有了明顯的進步。
盡管如此，新型填料的開發與應用仍將會有發展，其重點亦仍是規整填料。預計今后填料塔的發展仍應歸結到以下3個方面：①新型填料及塔內件的開發。②填料塔的性能研究。③填料塔的工業應用。
1幾種新型填料介紹
80年代后期和90年代初期，國外還是推出了一些高效新型填料，數量上雖不是很多，但也還有特色。
(1)散堆填料Envicon公司的新型Mc-Pac環金屬填料，有30mm×15mm和65mm×30mm這2種尺寸。據制造商介紹，與50mm鮑爾環相比，其較大型號的效率提高40%，壓降減小60%。Raschig公司的Raschig-Super-Ring塑料環，按照該公司的介紹，與50mm塑料鮑爾環相比，它的壓力損失減少了70%，負荷能力提高了50%。Lantc公司的Q-pacMetalHybridPacking(混合填料)，具有規整填料的效率和能力，又有散堆填料的經濟性和通用性，能降低HETP(理論塔板等效高度)30%以上，壓力損失減少40%。Lantc公司的IMPAC工藝塔填料，其傳質效率比Intalox高出30%以上，其優良的綜合性能在現代散堆填料領域內一枝獨秀，對于精密分離、熱敏物系和節能改造十分有利。Lantc公司的IMPAC冷卻塔填料，具有良好的水滴分散性能和自分布性能，每m3有多達5萬個的水滴。與現有填料相比，效率可提高40%以上，具有長達10年的使用壽命，有效地降低了操作成本。Lantc公司的LANPAC環保塔填料，與其他尺寸相同的填料相比，它可更有效地降低壓降，提高傳質效率，且現場作業證明不堵塞。Koch公司的K4GTM高效填料，自稱是從拉西環算起，鮑爾環是**代，從前的其他各種散堆高效填料是第三代，它是第四代**個散堆填料，具有更低的壓降和非常高的分離能力，經美國得克薩斯州大學能量研究中心試驗證明，其能力可比鮑爾環提高15%，該公司稱其是目前*先進的散堆填料之一。此外，還有日本的M-pak環和Koch公司的K-pak環。
(2)規整填料Sulzer公司的Katapak化學反應器用填料，是以雙層絲網制成的波紋填料，在絲網的夾層內裝有催化劑。Sulzer公司的Optiflow規整填料，具有獨特的結構，由薄板片沖壓折疊和組裝而成，它改變了液相在Mellapak板渡填料表面上穩定流過較長距離的傳統模式，通過曲折而不斷改變方向的板片，促進液相的分散-聚合-再分散循環，保證與氣相的良好接觸，并使傳質表面不斷更新。它綜合了規整填料和散堆填料的優點，既具有很高的效率，又具有極大的通量。據稱，與常規塔板和填料相比，在相同的分離效率條件下，處理能力可提高20%～25%，而在相同的處理能力情況下，傳質效率可提高50%。Raschig公司的Supekpak300型板式規整填料的比表面積為300m2/m3。根據制造商提供的數據，與迄今在比表面上可相比擬的填料相比，它的負荷能力提高26%，壓力損耗降低33%。日本三菱商事(株)的Mc-pak規整填料，分為絲網和板材2類，絲網500目，比表面積為1000m2／m3。板材類有250S、350S、500S和500SL共4種，比表面積分別為250m2／m3、350m2／m3、500m2／m3，其中500SL為高液負荷和低壓降型。總的特點是壓力損耗小，操作范圍寬，HETP小，操作彈性大。Schott公司的Durapack玻璃纖維規整填料，是該公司的**產品，為高抗腐產品，具有高通量、低壓降及良好的分離性能。比表面積為280m2／m3和400m2／m3。空隙率分別為80%和72%，網紋表面分為粗糙表面和光滑表面，裝入DN100～DN1000mm的塔內。此外，瑞土Kühni公司還將Rombopak系列擴展到12M型。它的比表面積為450m2/m3。制造商在一個內徑為DN50mm的實驗塔內用氯苯/乙苯試驗體系在6600Pa壓力下測得：當F因子為0.5Pa時，為10塊理論塔板；當F因子為2Pa時，為7塊理論塔板。Montz公司提供了他們的鉭質Montz-PakA300型填料，它的板厚為0.05mm。Nutter公司生產的BSH規整鎮料是介于網、板填料之間的新型高效填料，它獨特的可膨脹金屬織物結構彌補了金屬絲網和片狀金屬規整填料間的差距。BSH織物結構的毛細管作用，使填料在任何操作工況下都具有*高的傳質效率。填料的開口處可保證填料有效表面不斷更新和填料兩邊液體的交換，達到*佳的氣液接觸和分離效果，其比表面積高達500m2/m3，可滿足任何分離工藝需要。它典型應用在煉油廠的粗餾塔、反應蒸餾、空氣分離和制藥化學塔。BSH填料配用Nutter公司**液體分布器等全部塔內件，理論塔板數高、HETP低、壓降小。
