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空分规整填料的性能及特点介绍

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近年来,随着石油化工、精细化工和化肥工业的蓬勃发展,各种新型塔填料的研究工作引起了人们的关注。填料的工业应用和开发表明,规整填料特别是波纹填料具有明显的优势,在替代部分板式塔和原有填料的技术改造中效果很好。新型填料的大规模工业应用和开发是世界塔设备研究和应用的重要成果。

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1、规整填料的压力降低。由于规整填料内气液两相为膜接触,不同于筛板塔内气液两相的鼓泡接触,填料塔的压降仅为筛板塔的1/4 ~ 1/6。比如上塔规整填料的塔底操作压力仅为35 ~ 45 kPa,操作阻力为3.5 ~ 4.2 kPa;下塔仍采用筛板塔,操作阻力不变。因此下塔操作压力一般为0.44 ~ 0.48 MPa,降低0.05 ~ 0.06 MPa,这样空压机轴功率可降低5% ~ 7%2、规整填料分离效率高。上塔操作压力越低,对氧、氮、氩的分离,尤其是氧、氩的分离,会有很大的好处。一般情况下,氧气的提取率可提高1% ~ 3%,氩气的提取率可提高5% ~ 10%。实践证明,空分设备中氧气和氩气的提取率分别达到99%80%以上。蒸馏塔的萃取率很大程度上取决于进入上塔的膨胀空气量,尤其是氩气的萃取率。因此不断提高透平膨胀机的等熵效率和增压器的压力比是提高精馏塔萃取率的关键。3、规整填料的持液量较少。规整填料塔的持液率一般仅为塔体积的1% ~ 6%,筛板塔的持液率为塔体积的8% ~ 10%。低持液率意味着液体在塔内停留时间短,操作压降小,有利于非设计操作。规整填料塔的设计范围可达40% ~ 120%12000m3/h规整填料空分设备上塔的氧气产量可在9 000 ~ 14 000 mm3/h范围内调节,运行负荷范围仅为75% ~ 117%4、规整填料的差距很大。规整填料的孔隙率超过95%。筛板塔中孔板面积占塔截面的80%,孔隙率为8% ~ 12%,远小于填料层的孔隙率。相同负荷下,填料塔的塔道小于筛板塔。一般来说,其截面积仅为筛板塔的70%左右,有利于大型空分设备的运输。

为了通过低温蒸馏将其直接降低到1 ~ 2 10-4%,蒸馏塔的理论塔板数和筛板数分别需要180个和300多个,阻力高达100千帕。显然粗氩不能排到塔外,而规整填料的高度需要45 m左右,阻力只有14 ~ 16 kpa,完全精馏制氩工艺是可能实现的。