新型工業(yè)塔板的開發(fā)與應(yīng)用讀書報(bào)告

1、2015年12月 XXX：新型工業(yè)塔板的開發(fā)與應(yīng)用 ·9·9新型工業(yè)塔板的開發(fā)與應(yīng)用XXX（天津大學(xué)化工學(xué)院，XXX班，XXXXXXXXXX）塔設(shè)備是實(shí)現(xiàn)蒸餾過程中用的最多的氣液傳質(zhì)設(shè)備。在塔設(shè)備內(nèi)，液相依靠重力作用自上而下流動(dòng)，氣相則靠壓差作用自下而上，與液相呈逆流流動(dòng)。而兩相之間由塔內(nèi)裝填的塔板來提供良好的接觸界面的它則為板式塔。板式塔早在1813年已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，是使用量最大，應(yīng)用范圍最廣的氣液傳質(zhì)設(shè)備。它是由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管以及受液盤等部件組成的。塔板作為其中的重要組成部分，對(duì)于板式塔的傳質(zhì)性能有著重要的影響。因此，一直以來人們?yōu)榱双@得更有的傳質(zhì)性

2、能，對(duì)塔板的研究不斷深入，新型塔板也層出不窮。了解更多的塔板開發(fā)及其應(yīng)用，對(duì)于化工人來說，是很有必要的。因此，本文將從結(jié)構(gòu)、性能等方面介紹多種新型塔板的開發(fā)及其工業(yè)應(yīng)用。1 塔板概述板式塔的塔板有許多種，但是大體上可以分為兩類，即有降液管式塔板（也稱溢流式塔板或錯(cuò)流式塔板）及無降液管式塔板（也稱穿流式塔板或逆流式塔板）。在有降液管式塔板上，氣液兩相呈錯(cuò)流方式接觸，這種塔板效率較高，且具有較大的操作彈性，使用較為廣泛。在無降液管式塔板上，氣液兩相呈逆流方式接觸，這種塔板的板面利用率高，生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡單，但他的效率較低，操作彈性小，工業(yè)應(yīng)用較少。所以工業(yè)研究較多的是有降液管式塔板。有降液管式塔

3、板主要可分為泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、噴射型塔板等。其中噴射型塔板又可以分為舌型塔板、浮舌塔板、斜孔塔板和垂直塔板等。各種類型的塔板都有著各自的優(yōu)點(diǎn)，但也有著各自的不足之處，這也正是不斷有新型塔板被研究出來的源泉所在。因此，新型塔板的類型也基本在這幾類之中。2 各類新型塔板的開發(fā)和應(yīng)用下面將從浮閥塔板、噴射型塔板、懸掛式降液管（多降液管）塔板、復(fù)合塔板四個(gè)大類出發(fā)，分別介紹各類新型塔板的開發(fā)以及應(yīng)用情況。2.1 浮閥塔板2.1.1 奈特浮閥板與圓盤型浮閥相對(duì)應(yīng)，50年代初，Nutter提出的條形浮閥經(jīng)過改進(jìn)后，因其性能優(yōu)良，在石油和化學(xué)工業(yè)中得到采用，被命名為奈特浮閥。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：條形浮閥不

4、會(huì)旋轉(zhuǎn)，因而不易磨損，閥片不會(huì)卡死、脫落。由于條形浮閥的氣體從兩側(cè)噴出，不像圓形浮閥從四周噴出，所以塔板上的液體返混較弱，效率較高。隨后幾十年，國外對(duì)奈特浮閥的研究較多，尤其對(duì)其流體力學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了用于設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)式。2.1.2 VV塔板80年代末，德國 Stahl公司推出了一種高彈性浮閥塔板，簡稱 VV塔板。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：閥片中央開有直徑為20mm的圓孔，閥片升起之前，塔板開孔率由直徑20mm的孔決定；氣量增大時(shí)，閥片開始升起，開孔率增加，一直到閥片達(dá)到蓋板。據(jù)介紹，其操作彈性可達(dá)12:1又確保閥片不會(huì)卡死或脫落在低。氣速下效率仍較高，且隨著通量的增加，效率曲線變化平緩。在結(jié)構(gòu)上比

5、 F-1浮閥塔板稍為復(fù)雜。2.1.3 導(dǎo)向浮閥塔板條形浮閥的效率、彈性、通量均高于 F-1型浮閥，而且壓降也較小。但長期以來，在我國沒有得到廣泛的應(yīng)用，直到 80年代才引起了重視，進(jìn)行了研究，其中以華東理工大學(xué)開發(fā)的導(dǎo)向浮閥塔板最為引人注目。導(dǎo)向浮閥吸取了條閥和導(dǎo)向篩板導(dǎo)向孔的各自特點(diǎn)，在條閥閥面上開 12個(gè)導(dǎo)向孔，以發(fā)揮氣流推液的作用。由于導(dǎo)向孔的設(shè)置，導(dǎo)向浮閥具有較小的液面梯度、塔板上液相返混較小且可消除塔板上液體滯止區(qū)。導(dǎo)向浮閥目前有三種形式：矩形導(dǎo)向浮閥、梯形導(dǎo)向浮閥及組合導(dǎo)向浮閥。一般而言，液流強(qiáng)度較小時(shí)用矩形浮閥較好；液流強(qiáng)度較大時(shí)，梯形浮閥較好；適當(dāng)配比K(塔板上梯形浮閥數(shù)與浮閥

6、總數(shù)之比 )的組合導(dǎo)向浮閥兼有矩形浮閥和梯形浮閥的優(yōu)點(diǎn)，克服了二者的缺點(diǎn)，具有更廣的適用范圍和更好的操作性能。導(dǎo)向浮閥塔板開發(fā)成功以來，已在煤氣廠脫苯塔（1400）、蒸氨塔、煉油廠常壓塔（3800）、加氫裂化精餾塔（4164）、乙醛裝置、丁二烯裝置、醋酸裝置（1600）等方面獲得廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2.1.4 順排導(dǎo)向條形浮閥及T形導(dǎo)向條形浮閥蘭州石油機(jī)械研究所開發(fā)了順排導(dǎo)向條形浮閥塔盤和 T型排列條形浮閥塔盤。順排導(dǎo)向條形浮閥塔盤技術(shù)特點(diǎn)：條形浮閥在塔板上呈順排布置，采用獨(dú)特的波形閥蓋，減少了氣相阻力和霧沫夾帶；在靠近降液管一側(cè)的閥腿上設(shè)置導(dǎo)向孔；借助從導(dǎo)向孔噴出的氣流減低液面

7、梯度、壓降，提高了傳質(zhì)效率和處理量；導(dǎo)向孔面積可隨負(fù)荷的波動(dòng)而調(diào)節(jié)，避免了漏液及吹出短路現(xiàn)象。該塔盤可用于所有 F1浮閥塔板可適用的場合，還可用于 F1浮閥塔板不能勝任的某些低壓降真空操作工況。其塔盤效率較高，基本消除液相返混。T形排列條形浮閥塔盤的技術(shù)特點(diǎn)：采用獨(dú)特的“ T”型排列，任意兩相鄰條閥均互相垂直，其吹出的氣相均呈90度交錯(cuò)，避免了氣相對(duì)沖，抑制塔板上液滴的向上運(yùn)動(dòng)，減小霧沫夾帶，增大了允許操作氣速，提高了分離效率和處理量。2.1.4 SFV全通導(dǎo)向浮閥塔板SFV全通導(dǎo)向浮閥塔板技術(shù)的核心是鼓泡原件SFV全通導(dǎo)向浮閥，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。SFV全通導(dǎo)向浮閥的主要特點(diǎn)是其閥面為矩形并開

8、有微型固定閥，前閥退開有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔的上端設(shè)有側(cè)條。它將導(dǎo)向浮閥和微分浮閥的優(yōu)點(diǎn)集于一身，氣液可以更充分的接觸，塔板上的液面梯度、液相返混較小，液相滯留區(qū)基本消除，傳質(zhì)效率較高。圖1 SFV全通浮閥的結(jié)構(gòu) 截至2008年底，SFV全通導(dǎo)向浮閥塔板在國內(nèi)已經(jīng)成功的應(yīng)用于原油蒸餾、催化裂化、氣體分餾及焦化等多種裝置近百余套塔的改造或新建項(xiàng)目中，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。其在焦化分餾塔的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例如下：某一套催化裂化裝置主分餾塔，規(guī)格尺寸為1400/1600,29層塔板，開車初期設(shè)計(jì)采用固舌型塔板，加工能力為70kt/a，后來全部改為條形浮閥塔板，處理能力提升至120kt/a。但是隨著加工量的增加，分

9、餾塔難以正常負(fù)荷。最后將采用SFV全通導(dǎo)向浮閥塔板技術(shù)進(jìn)行改造，結(jié)果使分餾效果明顯改善，塔處理量也從15t/h提高到18t/h，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。2.2 噴射型塔板2.2.1 網(wǎng)孔塔板 網(wǎng)孔塔板由金屬薄板壓延制成 ,沒有出口堰 ,但需設(shè)特殊型式的進(jìn)口堰 ,以阻止液體在塔板入口處的嚴(yán)重漏液。網(wǎng)孔塔板具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）網(wǎng)狀分布的定向斜孔使氣流動(dòng)能得到合理利用，在塔板上建立噴射操作；（2）氣液兩相在流動(dòng)方向上是“Z”形曲折運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)，相接觸界面得到不斷更新；(3)由于設(shè)置了擋沫板，從而減少了霧沫夾帶，允許較小的板間距；并且擋沫板本身也是一個(gè)有效的傳質(zhì)區(qū)；(4)大型網(wǎng)孔塔板上的液體受到斜

10、孔氣流和擋沫板的約束，阻止了液體倒流、返混、保證液體分布均勻。在噴射條件下，與浮閥塔板相比，氣液負(fù)荷可提高 30%40%，壓降則下降 30%40%。主要缺點(diǎn):（1）操作彈性較小，一般 23；（2）僅限于大型塔板(塔板直徑不宜小于1.2m)。2.2.2 斜孔塔板斜孔塔板是清華大學(xué)發(fā)明的一種高效能塔板，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）每排斜孔的開口方向一致并與液流方向垂直，但相鄰兩排斜孔的開口方向相反，既可避免液體在流動(dòng)方向上被不斷加速，又使液體不會(huì)在塔板的一邊積聚，塔板上的液層低而均勻，( 2)斜孔塔板設(shè)有出口堰，操作時(shí)塔板上保持一定的液量，屬于泡沫工況或泡沫與噴射的過渡工況。由于斜孔塔板以上特殊的結(jié)構(gòu)，因而其

11、允許氣相負(fù)荷高，生產(chǎn)能力大，比浮閥塔板大20%40%；塔板效率高，一般等于或稍高于浮閥塔板；有自清洗作用，物料不易堵塞。2.2.3 旋流塔板旋流塔板是我國70年代自行開發(fā)、90年代得到進(jìn)一步發(fā)展、廣泛應(yīng)用于中小氮肥企業(yè)的一種噴射型塔板。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理：自板中央布液板到外周罩筒的環(huán)形區(qū)域，均布與板平面約成25的葉片，使氣體由下而上通過葉片間通道時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；而液體流到布液板上，均勻地分配到各葉片，形成薄液層，并被氣流分散成細(xì)滴，形成良好的氣液接；然后被離心甩到塔壁上，受重力下流，經(jīng)集液槽、溢流管，流至下層塔板的布液板上。依上又進(jìn)行第二次氣液接觸、傳質(zhì)、傳熱。進(jìn)入 90年代，通過激光測速

12、、彩色頻閃攝影、雙探針液滴分布儀等先進(jìn)手段，對(duì)塔板上的氣液運(yùn)動(dòng)做了進(jìn)一步深入研究，在此基礎(chǔ)上得出塔板效率模；關(guān)于塔板效率不因直徑放大而下降，反而有所上升的結(jié)論，在生產(chǎn)中得到證實(shí)。工業(yè)應(yīng)用開辟了煙氣脫硫新領(lǐng)域，為某熱電廠新建鍋爐脫硫除塵一體化裝置；并成功地將幾家熱電廠的水膜除塵器改造為脫硫除塵一體化裝置。2.2.4 新型垂直篩板新型垂直篩板是以氣相為連續(xù)相，液相為分散相的新型高效噴射型塔板，日本三井株式會(huì)社于1968年前后開發(fā)成功。我國 80年代初期開始對(duì)其性能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，尤其是河北工業(yè)大學(xué)杜佩衡等人做了較多的工作，對(duì)二維傳質(zhì)效率模型及其板間傳質(zhì)作用進(jìn)行了較深入的研究，取得了一定的成果。新型

13、垂直篩板目前已在國內(nèi)諸多蒸餾 (精餾)、吸收及熱交換等單元操作塔中更換改造浮閥、泡罩、S型泡罩、篩板及拉西環(huán)填料塔取得成功，行業(yè)涉及聚氯乙烯、化肥、制藥等，尤其是在聚氯乙烯行業(yè)的成功應(yīng)用，引起不少廠家的興趣，可望在化工、石油化工、煉油、煤化工等領(lǐng)域得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。2.2.5 梯形立體噴射塔板CTST是河北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程研究所多年理論研究和科技開發(fā)的成果，已獲國家專利。CTST塔板采用矩形開孔，開孔上方設(shè)置帶篩孔的梯形噴射罩及分離板。在塔板上氣體、液體經(jīng)過拉膜碰頂返回破碎噴射互噴分離六個(gè)過程。該塔板打破了傳統(tǒng)塔板傳質(zhì)區(qū)域?yàn)槠矫嫘偷木窒?。將氣、液傳質(zhì)區(qū)域發(fā)展到罩內(nèi)、罩頂、罩間的立體空間范圍，

14、使板式塔塔板間的空間得以充分利用。CTST采用噴射型的結(jié)構(gòu)，使液體在氣體中分散成液滴，即氣液在噴射狀態(tài)下接觸，從而擴(kuò)大傳質(zhì)面積，提高塔的負(fù)荷能；采用矩形開孔，使得塔板開孔率可大幅度提高(超過20%) ，氣體不再由塔板上較深的液層通過，可顯著降低壓力；罩頂分離板使得霧沫夾帶大幅度減小，同時(shí)又提供新的傳質(zhì)機(jī)會(huì)，提高板效率。在擴(kuò)產(chǎn)、技改、設(shè)備更新時(shí)，采用CTST板，可在原塔外殼不變的條件下，僅更換塔板即可，這樣即可節(jié)省設(shè)備投資，又可提高產(chǎn)品質(zhì)量降低能耗及原料消耗，從而提高企業(yè)技術(shù)水平和競爭能力。該塔板已在紡織、氯堿、制藥、化肥等行業(yè)中得到推廣應(yīng)用。2.2.6 新型高效導(dǎo)向篩板高效導(dǎo)向篩板是根據(jù)普通篩

15、板和其他塔板的生產(chǎn)實(shí)踐以及技術(shù)發(fā)展的需要而研究開發(fā)的新型塔板,它在普通篩板的基礎(chǔ)上,主要采取了兩項(xiàng)重要的改進(jìn)措施閉：在塔板上除了篩孔外還開有一定數(shù)量的導(dǎo)向孔。在液體進(jìn)口區(qū)開設(shè)了向上凸起的斜臺(tái)狀鼓泡促進(jìn)器，使塔板進(jìn)口區(qū)的液層變薄，形成一個(gè)易被氣體突破的部分，且誘導(dǎo)液體剛進(jìn)入塔板即出現(xiàn)大量鼓泡。在高效導(dǎo)向篩板的基礎(chǔ)上，對(duì)導(dǎo)向孔的開設(shè)（包括導(dǎo)向孔的開設(shè)高度、縫寬、以及開設(shè)的密度和轉(zhuǎn)角等）進(jìn)行了大幅度的改進(jìn)和探 索，開發(fā)出了新型高效導(dǎo)向篩板。其在工業(yè)上也獲得了應(yīng)用，如：在廣西維尼綸(集團(tuán))有限公司的回收一塔技術(shù)改造中，塔徑1600mm,塔板數(shù)40層,采用高效導(dǎo)向篩板塔,擴(kuò)產(chǎn)50%,同時(shí)回流比由原來的2

16、.5降為1.8，塔頂醋酸甲酯含量由65%提高到83%，大人降低了該塔和后續(xù)工段的負(fù)荷與能耗。塔釜醋酸甲酯含量由0.2%降為0.05%，提高了其回收率，達(dá)到了很高的技術(shù)指標(biāo)和很好的經(jīng)濟(jì)效益。新型高效導(dǎo)向篩板的應(yīng)用實(shí)例還有很多，比如在聚氯乙烯高低沸塔、PVA聚合一塔、PVA回收一塔、醋酸乙烯精餾以及甲醇精餾等中的應(yīng)用，這里不再詳述。2.3 懸掛式降液管（多降液管）塔板2.3.1 MD塔板 1964年美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)提出了多降液管篩板 (Multiple Downcomer Sieve Tray)，簡稱 MD板。多降液管塔板是對(duì)傳統(tǒng)塔板降液管結(jié)構(gòu)最大的改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：（1）塔板上設(shè)有

17、多根矩形降液管，溢流周邊比一般塔板增加 25倍，適合液體負(fù)荷大的操作；（2）降液管懸掛在氣相空間，而不是浸沒在塔板上的液層中；（3)每相鄰兩板的降液管互成 90度排列；（4）板間距小 ,僅為一般塔板的50%70%；（5）降液管可起到支撐梁的作用，節(jié)省其它支撐結(jié)構(gòu)。以 MD代替常規(guī)板，取消了受液盤，處理量可提高15%左右。據(jù) 1985年統(tǒng)計(jì)各國已用此板型塔 400余座。1992年國際精餾與吸收會(huì)議上，推廣應(yīng)用 MD板的 UOP公司又提出了一種更大通量的MD板(New enhanced capacity MDtray)，用它改造建于 1975年的 MD板，使其通量又提高15% 以上。對(duì)于設(shè)計(jì)新塔

18、,具有塔徑和板間距較小的優(yōu)點(diǎn);用于舊塔改造 ,可提高塔的處理能力。2.3.2 高通量Nye塔板1992年國際精餾與吸收會(huì)議上，美國Bruyn等介紹了他們研究開發(fā)的一種新型高通量Nye塔板。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）降液管懸掛在氣相空間，降液管的底部用板封住，底板上開有小孔，以供液體流動(dòng)。在降液管底部垂直面上，氣流水平吹入液層，較垂直吹出有利；（2）篩孔或浮閥的布置區(qū)可以擴(kuò)大，在一定通量下，孔速可以降低；（3）塔板上的受液區(qū)開孔，以增大塔板上的鼓泡面積，使塔的通量可增加10%25%。Nye塔板最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)老塔改造，在較小改動(dòng)情況下可達(dá)到增加通量的目的。南京大學(xué)前幾年開發(fā)成功比Nye塔板通量高10%15%

19、，效率高5%以上的大通量塔板，并且在國內(nèi)已獲得成功應(yīng)用。其基本構(gòu)思是：（1）采用月牙型溢流堰 ,使其非傳質(zhì)區(qū)面積控制在5%范圍內(nèi)以增加塔的通量，一般比傳統(tǒng)塔板通量增加 10%25%；（2）采用管尾向塔壁開口的降液管，使液體直接從塔壁降下，延長塔板上液體的平均停留時(shí)間，從而提高板效率；（3）采用全塔板液體均分導(dǎo)流，使板上液體呈活塞流狀態(tài)。工業(yè)應(yīng)用表明，在空塔F因子大于2.5時(shí) ,此塔板仍能維持正常操作。2.3.3 國內(nèi)開發(fā)的新型固定閥DJ系列塔板 70年代初期 ,國內(nèi)浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程設(shè)計(jì)研究所開始研究 MD板 ,在考察 MD塔板技術(shù)的過程中 ,發(fā)現(xiàn) MD板存在以下三個(gè)問題：降液管的寬度和溢流

20、強(qiáng)度的限制應(yīng)重新考慮；（1）MD塔板上液流分布并不均勻，影響了塔板效率；（3）受液區(qū)存在沖擊液漏問題。針對(duì)MD板在液流分布及傳質(zhì)效率方面存在的不足，著重在基礎(chǔ)理論和改善結(jié)構(gòu)等方面作了一系列系統(tǒng)研究，在 80年代末開發(fā)形成了具有我國特色的DJ系列塔板。 圖2新型固定閥結(jié)構(gòu) 圖3 DJ塔板結(jié)構(gòu)示意圖DJ塔板繼承了MD塔板降液管的特色，并在結(jié)構(gòu)形式、通量和效率等方面有所創(chuàng)新、有所突破。已在工業(yè)上獲得成功應(yīng)用的DJ板有三種型號(hào)。DJ-1型塔板是為了適應(yīng)特大液氣比的吸收操作而開發(fā)的，主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用寬型降液管，并對(duì)降液管的根數(shù)和排列作改進(jìn)和優(yōu)化。工業(yè)應(yīng)用的典型例子是在合成氨生產(chǎn)中的水洗脫碳塔 (280

21、0)改造中以DJ-1板替換原螺旋雙溢流斜孔塔板。DJ-2型塔板上設(shè)置了導(dǎo)流裝置，在相應(yīng)位置上開設(shè)導(dǎo)流孔，安裝導(dǎo)流板，改善液流的初始分布，使塔板上的液流接近于活塞流。DJ-2型板已在化肥廠脫碳塔 (1600)、鎮(zhèn)海煉化總廠芳烴裝置鄰二甲苯塔上獲得成功應(yīng)用。DJ-3型是一種復(fù)合型塔板，在 DJ-2型塔板的下方復(fù)合一簿層規(guī)整填料，填料層處于氣相空間，起到了抑制霧沫夾帶作用，使塔板效率提高10%15%，通量提高15%20%。使用DJ-3板替換其它塔板改造的裝置有汽提塔、飽和塔等。DJ-5型板在丁二烯裝置中的丁二烯精餾塔、聯(lián)合催化裝置溶劑再生塔以及甲醇、乙醇溶劑回收塔和乙烯裝置和化肥裝置中得到了廣泛應(yīng)用

22、。2.3.4 雙層固閥塔板 雙層固閥塔板的閥面兩側(cè)向下彎曲的折邊對(duì)氣體有一個(gè)斜向下的導(dǎo)向作用，減緩了與相鄰固閥側(cè)孔出來的氣流發(fā)生的正面對(duì)沖，可有效減小霧沫夾帶，加速塔板上的液體流動(dòng)，減小塔板壓降。閥面上沖有一微型固閥，一部分氣流從微型固閥側(cè)孔噴入液層，可以增大氣液接觸面積，強(qiáng)化閥頂空間的氣液接觸，有助于塔板效率與通量的提高）雙層固閥在塔板上的投影為梯形，塔板下面來的氣體流經(jīng)固閥時(shí)，較大尺寸的閥腿對(duì)氣流有一個(gè)沿液流方向的推動(dòng)力分量，可大幅度降低塔板的液面梯度，有利于氣液分布，可減少泄漏量，改善傳質(zhì)效率。 相比于傳統(tǒng)的F1浮閥塔板，雙層固閥塔板具有壓降小、霧沫夾帶量少、傳質(zhì)效率高、抗堵性能好及通量

23、大等特點(diǎn)，特別適用于耐堵塞性要求高的場合，如焦化分餾塔、催化裂化主分餾塔、原油常減壓蒸餾塔汽提段、污水汽提塔、PVC漿料汽提塔、脫丙烷塔以及脫丁烷塔等。2.4 復(fù)合塔板2.4.1 JF復(fù)合浮閥塔板JF復(fù)合浮閥在結(jié)構(gòu)上吸取F1型浮閥、條形浮閥及舌形塔板的優(yōu)點(diǎn),巧妙地將條浮閥與舌形塔板有機(jī)地結(jié) 合起來,形成一種復(fù)合式浮閥，其外形類似條閥，但閥片上開有小固舌或小浮舌。下面具體介紹開有小固舌的復(fù)合浮閥塔板：這種塔板在結(jié)構(gòu)尺寸上注意盡可能降低閥片的最小開度，以減少塔板的漏液，設(shè)計(jì)的最小開度約為F1型浮閥的60%，最大升舉高度約為F1型浮閥的1.5倍，以保證在最大升舉高度時(shí)有較低的閥片下環(huán)隙氣速，這將有利

24、于降低液沫夾帶量。根據(jù)精餾塔所處理物料的不同性質(zhì)以及具體的操作工況和目的,JF復(fù)合 浮閥塔板分別采取順排或錯(cuò)排兩種不同的排列形式,其中以錯(cuò)排形式應(yīng)用較為廣泛。如適當(dāng)改變舌孔方位,還 可采取T形排列的設(shè)計(jì)方案。JF復(fù)合浮閥也分為重閥和輕閥兩種,閥片厚度分別為2mm和1.5mm?？赏ㄟ^冷漠實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行塔板的性能測試。經(jīng)研究知，盡管JF型浮閥較重，可降低漏液量，但是其漏液量還是很大，這一點(diǎn)仍需改進(jìn)。JF復(fù)合浮閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖4 JF復(fù)合浮閥結(jié)構(gòu)示意圖 圖5 帽罩結(jié)構(gòu)示意圖 JF復(fù)合浮閥塔板已成功地應(yīng)用于化工和煉油生產(chǎn)中的催化裂化分餾塔、常壓塔、丙烯塔等多套工業(yè)裝置中，用以代替F1型浮閥塔板或固舌

25、塔板，取得了理想的經(jīng)濟(jì)效益，證明了這種塔板具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。2.4.2 新型復(fù)合塔板JCPT噴射式并流填料塔板( Jet Coflow Packing Tray ,以下簡稱 JCPT) 是天津市新天進(jìn)科技開發(fā)有限公司發(fā)明并委托天津大學(xué)化學(xué)工程研究所進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種新型填料塔板 。該塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是: 在塔板上按一定的排列方式開出一定數(shù)目的圓孔 ,在圓孔的上方安裝帽罩。帽罩上半部的方形框架內(nèi)裝有規(guī)整填料, 其上有頂蓋; 帽罩下半部分為圓形升氣筒 , 升氣筒下部有可調(diào)支腳以調(diào)節(jié)帽罩與塔板間的底隙。由于JCPT成功地將填料和塔板結(jié)合在一起, 使其具有霧沫夾帶小、處理量大及效率高等特點(diǎn) ,是一種具

26、有廣泛應(yīng)用前景的新型高效塔板。帽罩的結(jié)構(gòu)如圖2所示。噴射式并流填料塔板以其優(yōu)越的性能, 應(yīng)用在石油、化工、化肥等行業(yè), 作為壓、高壓蒸餾、吸收、解吸、增濕等單元操作的關(guān)鍵設(shè)備。在問世短時(shí)間內(nèi)就在工業(yè)上得到推廣應(yīng)用。例如，吉化公司有機(jī)合成廠芳烴裝置要求苯產(chǎn)量由3.15萬t/a提高到3.85萬t/a, 原有的D1200mm苯/甲苯浮閥精餾塔不能滿足該要求。為此, 采用了噴射式并流填料塔板對(duì)原有精餾塔進(jìn)行改造,結(jié)果表明效果很好。采用噴射式并流填料塔板 , 只是將原浮閥塔板拆除, 保留原支撐圈, 既節(jié)省了改造投資 ,又縮短了改造工期, 并且改造后運(yùn)轉(zhuǎn)效果很好,不但達(dá)到了擴(kuò)產(chǎn)的目的 ,產(chǎn)品質(zhì)量也有很大提

27、高。根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況分析, 改造后的苯塔還有很大潛力。2.4.3 填料與塔板相結(jié)合的復(fù)合塔板板式塔兩塔板間可分為鼓泡區(qū)和氣相空間兩個(gè)區(qū)，其中氣相空間的高度對(duì)傳質(zhì)沒有作用；若能將此空間加以利用，則板式塔傳質(zhì)效率會(huì)大幅度提高。填料塔的傳質(zhì)效率高低，關(guān)鍵在于氣液分布是否良好，若能使填料都處在氣液分布良好的狀態(tài)下操作，其傳質(zhì)效率可大大提高。據(jù)此，浙江工業(yè)大學(xué)提出了利用板式塔兩塔板間的氣相空間，使篩板與填料結(jié)合的復(fù)合塔板。此種板壓降低、傳質(zhì)效率高、霧沫夾帶小的復(fù)合塔板已獲國家發(fā)明專利 ,并在工業(yè)上獲得成功應(yīng)用 ,最大塔徑為2600mm。2.4.4 新型多溢流復(fù)合斜孔塔板新型多溢流復(fù)合斜孔塔板是清華大學(xué)從19

28、95年開始在斜孔塔板基礎(chǔ)上，借鑒國外MD塔板研制開發(fā)的、特別適用于處理大液相負(fù)荷的新型塔板。該塔板采用類似MD塔板的降液管形式，但只用一根或兩根而不是很多根，結(jié)構(gòu)比較簡單，液體流動(dòng)距離較長，塔板效率比較高；另外由于板面采用了斜孔塔板代替篩孔塔板，進(jìn)一步提高了塔的處理能力。新型多溢流復(fù)合斜孔塔板是一種既有MD塔板允許大液相負(fù)荷，又有斜孔塔，允許大汽相負(fù)荷特點(diǎn)的復(fù)合型創(chuàng)新塔板，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、醫(yī)藥等許多行業(yè)的精餾塔、吸收塔和解吸塔上。1996年在燕化公司氣體分離裝置脫丙烷塔上進(jìn)行了成功的工業(yè)化應(yīng)用，結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方法是可靠的，可用于工業(yè)塔的設(shè)計(jì)；1999年燕化公司新建丙烯塔采用了新型多溢流

29、復(fù)合斜孔塔板，一次開車成功并通過了裝置標(biāo)定考核驗(yàn)收。2.4.5 NS傾斜長條立體復(fù)合塔板NS 傾斜長條立體復(fù)合塔板吸取了新型立體垂直篩板的立體結(jié)構(gòu)，采用可降低壓降的正八字型條形開孔，孔上方設(shè)置帶有開孔的長條傾斜立體罩，長條傾斜立體罩外倒錐形空間設(shè)置有規(guī)整填料,既提高了傳質(zhì)效率，由可減少霧沫夾帶量。長條形罩體作為塔板的加強(qiáng)筋板，提高了塔板的強(qiáng)度，解決了塔器大型化塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)和安裝的難題。圖6 NS傾斜長條立體復(fù)合塔板安裝示意圖應(yīng)用實(shí)例：改造前環(huán)氧乙烷精制塔塔體直徑1700mm，采用小型浮閥塔板，塔板數(shù) 98 塊，裝置生產(chǎn)能力為2.45 t/h。 擴(kuò)能改造要求塔生產(chǎn)能力增至4.45 t/h，產(chǎn)品達(dá)到國際優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，并要求塔徑、塔板數(shù)及降液管不變，僅更換高效塔板。經(jīng)中石化北京石化工程公司對(duì)多種塔板的選擇和核算，采用新型 NS 傾斜長條復(fù)合塔板可以滿足擴(kuò)能