1.2 课题研究的意义
1.2.1 发展筛板塔的意义
随着石油及化学工业,特别是石油化工的发展,生产规模日益扩大,几百万~千万吨的炼油装置,十万~几十万吨的气体分离装置陆续建成,于是直径12 米以上的精馏塔,15 米以上的吸收塔也相应地出现。同时,由于工业的发展,分离要求愈来愈高,分离条件愈加苛刻。如为获得能满足聚合需要的高纯度的产品,或处理沸点相近乃至形成多种共沸物的混合物,塔板数为10甚或20以上的塔已屡见不鲜。对于这种大型或是塔板数很多的设备,泡帽塔在结构、成本方面的缺陷, 就成为一个突出的问题。另外,为分离热敏物质,要在高真空下进行,要求塔板必须低压降而高效率。抱帽塔气路复杂、压降大,在性能上难于满足生产工艺上这些新的要求。在这种情况下,为适应现代化工生产的需要,近一、二十年关于其它形式塔板的研究和开发工作取得了很大的进展[1]。可见浮阀塔在五十年代“应运而生”,筛板塔也在这期间获得迅速发展,都不是偶然的事情。下面给出几种主要形式塔板性能的比较。
表1.1 几种塔板性能比较
型式 生产能力 操作范围 效率 压降 成本 耐腐耐污
泡帽 1.0 10~100 1.0 1.0 1.0 强
筛板 1.2~1.4 35~100 1.0~1.1 <1.0 0.5~0.7 弱
浮阀 1.2~1.4 10~100 1.2~1.4 《1.0 0.7 强
珊板 1.2~1.5 50~100 0.6~0.8 0.3 0.5 强
从上表可以看出,与泡帽塔相比,筛板塔不但结构简单,造价低,投资节30~50%,效率提高10%,生产能力提高20%,压降减低20~30%,而且其性能也有相当改善。我国某厂一个单体精馏车间,将泡帽塔改用筛板塔后,整个车间的设备投资可节约10~15 %。
1.2.2 筛板塔应用的意义
筛板塔之所以能够获得如此广泛的应用,除了因为它的结构简单、造价低廉这一引人注目的优点之外,还由于近一、二十年来,对筛板的研究有了重大改进。同时随着筛板塔应用的日益广泛,积累了丰富的实际经验,已使筛板设计的可靠性大为提高。特别应该指出的是,实验研究和工业实践都证明,筛板塔操作范围狭小,难于使用的看法不过是一种误解。因为从两相能够文持正常流动以传质、传热这一角度来看,塔的操作范围的下限可以认为是泄漏点,上限是液泛点或产生的允许压降为△Pmax时的蒸汽速度。就筛板塔而言,欲文持塔板上能够存有一定的液体,所需的蒸汽速度是比较大的,就是操作范围的下限是较高的。但由于筛板塔气体通路简单,储液层较低,压降较小,因此达到上限的蒸汽速度也相应提高[2]。实验证明,改变开孔率可以调整下限,变化板间距又可影响上限。因此只要设计得合理,筛板塔可以得到不低于泡帽塔的操作范围。当蒸汽负荷在25~100% 的范围内变化,筛板均能文持高效[3]。
1.3 国内外水洗塔设计的研究进展与主要成果
1.3.1 国内外水洗塔的研究进展与主要成果
用作分离各种物料的塔,按气液接触构件可分三类,即填料塔、板式塔和特种接触塔。工厂中又以板式塔占多数,其中浮阀塔和筛板塔则是目前最常用的两种板式塔。据报道,在各种板式塔中,在日本,浮阀塔占50%,筛板塔占25%,其他板型占25%;在欧美,筛板塔占60%,浮阀塔占20~30%,其他板型占10~20%。在我国,各种板式塔的使用情况尚无统计资料,但以近十年新建的而言,则多数为浮阀塔,预期随着对筛板塔性能研究的深入,工业应用经验的积累以及设计方法的成熟,筛板塔的应用将会日趋广泛[3]。
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