SULZER化工分離技術(shù)

SULZER化工分離技術(shù)第1頁(yè)/共29頁(yè)MTT–

化學(xué)工程傳質(zhì)分離技術(shù)

塔盤(pán)、規(guī)整填料、散堆填料以及相應(yīng)的塔內(nèi)件ToBetheBestSolutionSupplierinMTTMarket.TraysRingsStructuredPackingsDistributorGasLiquid第2頁(yè)/共29頁(yè)分餾塔的基本設(shè)計(jì)步驟

流程類(lèi)比+水力學(xué)設(shè)計(jì)+工程經(jīng)驗(yàn)ProcessSimulation(Input)ThermodynamicSystemVLEdataHeat/MassbalanceProcessSimulation(Output)No.ofTheoreticalStages(NTS)PhysicalpropertiesTray-to-trayloadingsPacked/TrayColumnDesignTraysorPacking?TypeofTrays/PackingNo.ofTrays/Ht.ofPackingDia.ofColumn(Hydraulic)Ht.ofColumnSulzerChemtechknow-howApplicationknowledgeOperationalexperienceMassTransferComponentselectionTrayEfficiency/PackingHETPorNTSMSULTECHHydraulicRatingprogram第3頁(yè)/共29頁(yè)傳質(zhì)設(shè)備的效率通常是通過(guò)實(shí)際傳質(zhì)的效果和理論板的比值來(lái)加以確定。根據(jù)傳質(zhì)設(shè)備的分離效率就可以確定：-所需的實(shí)際板數(shù)，或-填料所需的高度。從而實(shí)現(xiàn)所需要達(dá)到的傳質(zhì)分離任務(wù)。%板效率%板效率實(shí)際板或填料高度一旦分離任務(wù)被確定，模擬計(jì)算的理論板Stage8Stage7Stage6Stage5Stage4Stage3Stage2Stage1Stage17Stage16Stage15Stage14Stage13Stage12Stage11Stage10Stage8ReboilerdutyCondenserdutyFeedduty#1#12#13#24塔的尺寸便可以通過(guò)對(duì)傳質(zhì)設(shè)備的選擇和計(jì)算來(lái)加以確定。等板高度等板高度等板高度等板高度分餾塔設(shè)計(jì)概述

第4頁(yè)/共29頁(yè)生產(chǎn)操作與工程設(shè)計(jì)的結(jié)合

裝置使用業(yè)主通常關(guān)心的問(wèn)題裝置處理能力裝置操作的靈活性分離效率和產(chǎn)品品質(zhì)裝置能耗裝置長(zhǎng)週期穩(wěn)定運(yùn)行塔內(nèi)件設(shè)計(jì)方通常關(guān)心的問(wèn)題塔盤(pán)或填料的液泛率操作彈性理論板數(shù)和板效率壓降堵塞狀況發(fā)泡體系材質(zhì)選擇機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)第5頁(yè)/共29頁(yè)提高塔的處理能力

板式塔處理能力的提高：對(duì)於氣相流量占主導(dǎo)地位的場(chǎng)合，提高處理能力的主要方法： 增加塔盤(pán)的開(kāi)孔面積，增加塔盤(pán)鼓泡區(qū)域的面積。 從常規(guī)的浮閥更換成小尺寸的固定閥，以降低泡沫層的高度。 對(duì)於液相流量占主導(dǎo)地位的場(chǎng)合，提高處理能力的主要方法： 增加降液管的面積，增加降液管的個(gè)數(shù)。規(guī)整填料塔處理能力的提高：降低填料的比表面積，但是以犧牲塔的分離效率為代價(jià)。更換成新一代的Mellapakplus規(guī)整填料，可在保持分離效率不變的情況下增加處理能力。散堆填料塔處理能力的提高：從傳統(tǒng)的鮑爾環(huán)更換成新一代的I-Ring或者NutterRing，處理能力可提高約20-30%。第6頁(yè)/共29頁(yè)Combinesattributesofsieveandfloatingvalve,

verysuitableforfoulingsystem.AlsotestedbyF.R.I.

Lateralvapourreleaseallowsliquidtoflow

unopposedacrosstray.Lesshydraulicgradientonactivearea.Betterturndownthansievetrays.

Sharplyreducedverticaljettingminimiseentrainment.

Nomovingparts,

superiormechanicalstability,longerlife.

Greatfoulingresistance.提高塔的處理能力

蘇爾壽公司的固定閥MVG塔盤(pán)第7頁(yè)/共29頁(yè)Efficiency(%)FRITest:TotalReflux-C6/C7Cb(ft/sec)100%UsefulCapacity100%FloodingRoundValveMVGCb(m/sec)Cb:=Capacityfactorbasedonbubblingarea提高塔的處理能力

美國(guó)蒸餾協(xié)會(huì)MVG測(cè)試報(bào)告，處理能力~分離效率第8頁(yè)/共29頁(yè)提高塔的處理能力

直徑8.0m六溢流丙烯精餾塔2007年寧夏神華煤制丙烯專(zhuān)案第9頁(yè)/共29頁(yè)提高塔的處理能力

MVG塔盤(pán)近照第10頁(yè)/共29頁(yè)提高塔的處理能力

Mellapak250Y和Mellapakplus252Y（相同分離效率）

20%Capacity第11頁(yè)/共29頁(yè)提高塔的處理能力

新一代的規(guī)整填料"Plus"TechnologySeparationefficiencypressuredrop01234012345F/√PaHETP[m]010123451010.1p[mbar/m]SeparationefficiencypressuredropHETP[m]011010.1p[mbar/m]SeparationefficiencypressuredropHETP[m]011010.1p[mbar/m]012340123401234100mbar400mbar960mbarF/√PaF/√PaF/√PaF/√PaF/√Pa第12頁(yè)/共29頁(yè)裝置操作靈活性

操作彈性

塔盤(pán)的操作彈性 主要取決於鼓泡區(qū)閥孔的形式TrayType

MaximumTurndown*SieveTray 50%V-GridTMTray 40%ValveTray 33%BubbleCapTray 10%填料塔的操作彈性主要取決於液體分佈器，氣相進(jìn)料分佈器的操作彈性，而非填料本身。第13頁(yè)/共29頁(yè)裝置操作靈活性

液相分佈器第14頁(yè)/共29頁(yè)裝置操作靈活性

氣相進(jìn)料分佈器第15頁(yè)/共29頁(yè)改善分離效率

板式塔分離效率的提高：對(duì)於氣相占主導(dǎo)地位的場(chǎng)合，提高分離效率的主要方法： 降低塔盤(pán)鼓泡區(qū)域的霧沫夾帶，改善蒸汽的分佈品質(zhì)。 對(duì)於液相占主導(dǎo)地位的場(chǎng)合，提高分離效率的主要方法： 改善液相在塔盤(pán)表面的分佈品質(zhì)，保持合適的流程長(zhǎng)度，降低液面梯度。規(guī)整填料塔分離效率的提高：增加填料的比表面積，但是以犧牲塔的處理能力為代價(jià)。更換成新一代的Mellapakplus規(guī)整填料，可在保持處理能力不變的情況下增加分離效率。散堆填料塔分離效率的提高：從傳統(tǒng)的鮑爾環(huán)更換成新一代的I-Ring或者NutterRing，分離效率可提高10%。第16頁(yè)/共29頁(yè)改善分離效率

板式塔分離效率的限制因素Verticallevel:縱向觀察Entrainment霧沫夾帶返混Weeping漏液返混Vaporbypass氣相走短路Horizontallevel:橫向觀察Deadzone流動(dòng)死區(qū)Differentflowpasslength不同的流程長(zhǎng)度BothCapacityandEfficiencyareaffected！處理能力和傳質(zhì)效率都受到影響！第17頁(yè)/共29頁(yè)改善分離效率

Mellapak250Y和Mellapakplus452Y（相同處理能力）25%EfficiencySameCapacity第18頁(yè)/共29頁(yè)對(duì)於新塔，通過(guò)這樣的分析可以優(yōu)化塔的結(jié)構(gòu)尺寸，在投資費(fèi)用和操作費(fèi)用（能耗）上尋求最佳平衡點(diǎn)。Annualcost$/yearMinimumrefluxRminRoptRefluxratioCapitalcostOperatingcostTotalcostOptimumrefluxMinenergyOptimumenergyEnergy對(duì)於尋求更高處理能力或更高分離效率的改造塔，通過(guò)這樣的分析可以允許設(shè)計(jì)者尋找到一個(gè)合理的範(fàn)圍。在理論板數(shù)和操作費(fèi)用（回流比/能耗）上尋求平衡。RR

NTS%ofheaviercomponentindistillate5.01.0MinimumRRMinimumNTS

Duty

NTSRR%ofheaviercomponentindistillate5.03.01.0MinimumRRMinimumNTSOperatingpoint降低裝置能耗

提高分離效率，降低回流比第19頁(yè)/共29頁(yè)FRITest:TotalReflux-C6/C7Cb(ft/sec)RoundValveMVGCb(m/sec)Cb:=CapacityfactorbasedonbubblingareadPperTheoreticalStage(InchHotLiquid)降低裝置能耗

美國(guó)蒸餾協(xié)會(huì)MVG測(cè)試報(bào)告，處理能力~壓降20%?P第20頁(yè)/共29頁(yè)降低裝置能耗

Mellapak250Y和Mellapakplus252Y（相同分離效率）

30%PressureDrop第21頁(yè)/共29頁(yè)降低裝置能耗

整塔壓降板式塔：常規(guī)蒸餾體系，正常操作0.5-0.6Kpa/塔盤(pán)，1.0-1.2Kpa/塔盤(pán)已接近液泛。常規(guī)吸收解吸體系，正常操作0.8-0.9Kpa/塔盤(pán)，1.2-1.4Kpa/塔盤(pán)已接近液泛。規(guī)整填料塔：對(duì)於常規(guī)的Mellapak填料，正常操作最大壓降0.3Kpa/米填料，1.2Kpa/米填料已接近液泛。對(duì)於新一代的Mellapakplus填料，正常操作最大壓降0.55Kpa/米填料，1.2Kpa/米填料已接近液泛。散堆填料塔：正常操作最大壓降0.6Kpa/米填料，1.2Kpa/米填料已接近液泛。第22頁(yè)/共29頁(yè)裝置長(zhǎng)週期穩(wěn)定運(yùn)行

正確地選擇塔內(nèi)件的材質(zhì)。優(yōu)先通過(guò)材質(zhì)等級(jí)而非材質(zhì)厚度來(lái)加以保證。對(duì)於易發(fā)生波動(dòng)的部位，採(cǎi)取特殊加強(qiáng)的機(jī)械設(shè)計(jì)措施。如再沸器返回口的上方，從高壓塔到低壓塔的進(jìn)料，減壓真空系統(tǒng)等等。對(duì)於易發(fā)生結(jié)焦堵塞的場(chǎng)合，採(cǎi)取不同的工藝和機(jī)械設(shè)計(jì)方案，以減少固體顆粒的沉積，延長(zhǎng)操作的週期。第23頁(yè)/共29頁(yè)裝置長(zhǎng)週期穩(wěn)定運(yùn)行

一體化格柵梁的支撐第24頁(yè)/共29頁(yè)裝置長(zhǎng)週期穩(wěn)定運(yùn)行

程式測(cè)試梁的應(yīng)力和變形第25頁(yè)/共29頁(yè)裝置長(zhǎng)週期穩(wěn)定運(yùn)行

防止塔盤(pán)堵塞VG-AF的特徵主要有