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精馏中规整填料塔与筛板塔相比

 
精馏中规整填料塔与筛板塔相比各自的优点和特点:
    精馏塔分为筛板塔和填料塔两大类。填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。筛板塔虽然结构较简单,适应性强,宜于放大,在空分设备中被广泛采用。但是,随着气液传热、传质技术的发展,对高效规整填料的研究,一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发,在近十多年内,有逐步替代筛板塔的趋势。
   规整填料由厚约0.2mm的金属波纹板组成,一块块排列起来的金属波纹板,低温液体在每一片填料表面上都形成一层液膜,与上升的蒸气相接触,进行传热传质。规整填料的金属比表面积约是填料为筛板的30倍,液氧持留量仅为筛板的35%~40%。而且,因为精馏塔截面积比筛板塔小1/3,填料垂直排列,不存在水平方向浓度梯度的问题,只要液体分布均匀,精馏效率较高,压力降较小,气体穿过填料液膜的压差比穿过筛板液层的压差要小得多,约只有50Pa。上塔底部压力的下降,必然可导致下塔压力降低,进而主空压机的出口压力相应降低,使整套空分的能耗降低。同时,规整填料液体的滞留量小,因此,对负荷变化的应变能力较强。
    归纳起来,规整填料塔与筛板塔相比,有以下优点:
   1)压降非常小。气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质,不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。在正常情况下,规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5~1/6;
    2)热、质交换充分,分离效率高,使产品的提取率提高;
   3)操作弹性大,不产生液泛或漏液,所以负荷调节范围大,适应性强。负荷调节范围可以在30%~110%,筛板塔的调节范围在70%~100%;
   4)液体滞留量少,启动和负荷调节速度快;   
   5)可节约能源。由于阻力小,空气进塔压力可降低0.07MPa左右,因而使空气压缩能耗减少6.5%左右;
    6)塔径可以减小。
   此外,应用规整填料后,由于当量理论塔板的压差减小,全精馏制氩可能实现,氩提取率提高10%~15%。
    规整填料精馏塔一般分为3~5段填料层,每段之间有液体收集器和再分布器,传统筛板塔的板间距为110~160mm,而规整填料的等板高为250~300mm,因此填料塔的高度会增加。
   一般都选择铝作为规整填料的材料,这样可减轻重量和减少费用,但必须控制好填料金属表面残留润滑油量小于50mg/m2。在这样条件下,可认为铝填料塔和铝筛板塔用于氧精馏是同样安全的。
   当然,规整填料的成本要比筛板塔高,塔身也较高。但是,它的优点是突出的,所以,进入90年代后,许多空分设备生产厂首先在上塔和氩塔用规整填料塔替代了筛板塔,并有进一步在下塔也加以采用的趋势。
精馏中规整填料塔与筛板塔相比

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