填料塔

【填料塔】

1、规整填料
2、支撑栅板
3、液体收集器
4、降液管
5、管式液体分布器
此结构适合于直径小于800mm的填料塔。

一、前言
　　一套*的年产30万吨单醇项目，采用的是集团有限公司高效塔内件为核心的4塔精馏技术。在十个多月的运行中，各项技术指标都好于设计。据了解，将国内技术用于这么大甲醇装置是罕见的。
甲醇精馏装置是甲醇生产的重要后处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗的20%左右。传统的精馏塔大都是以浮阀为主的板式塔，虽然先后也出现了导向浮阀、斜孔筛板等新型板式塔；但由于板式塔开孔率低，介质传质、传热效率差。再加之塔身高达50多米，结构复杂，安装和检修十分困难，控制点多。实际生产中，持液量和阻力大、能耗高，总体效果不太理想。
　　 为减少甲醇在精馏中的损耗和提高热利用率，无锡市丰学石化装备有限公司的工程技术人员在充分调研国内大部分甲醇精馏生产装置和科研单位科研成果的基础上，在国内开发了不锈钢丝网波纹规整填料和配套的新型气液分布器为核心的精馏新技术、新工艺。其核心设备精馏塔都选用新型填料型的，且可以根据甲醇规模的大小，分别选用2—4个塔。同时，为提高甲醇收率，还对原流程进行了优化，增加了排气冷凝器等甲醇回收装置。
　　 甲醇是一碳化学中重要的有机产品和最重要的基本有机化工原料之一，在国民经济中有广泛的应用：经过羰基化、烷基化、氢化脱氢等一系列反应可得到较多的有机化工产品，在农药、染料、燃料以及三大合成材料生产中都要用甲醇作为原料或溶剂；近年来，随着国民经济的发展，我国石油能源的短缺问题越来越严重，寻找石油的替代燃料不仅关系着经济的发展，而且关系到国家能源和环境的安全，甲醇是解决此问题最现实、的途径之一。
　　 甲醇工业的节能降耗，对提高装置的经济性和企业的竞争力有重要的作用。近年来，随着氮肥企业产品结构调整步伐的加快、甲醇市场的好转，以及甲醇生产与合成氨的近似，因此，越来越多氮肥厂家上马了联醇装置或不断提高甲醇在产品中的比重。据《中国化工报》报道：我国近几年将新增甲醇生产能力500多万吨，甲醇节能降耗的生产技术也引起众多企业的重视。甲醇精馏装置是甲醇生产的重要后处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗的20%左右，在甲醇生产中占据重要的位置，*、节能、高效的精馏装置，对降低甲醇成本、提高企业的产品竞争力起着重要的作用。
二、精馏方法的选择
　　 精馏是应用泛的利用各物质沸点的不同进行的分离操作，其广泛应用促使技术已相当成熟，但技术的成熟并不意味着之后不再需要发展而停滞不前。由于其应用的广泛，每一个进步哪怕是微小的，也会带来巨大的经济效益，正因为如此，精馏的研究仍受到广泛的重视，不断取得进展。
无锡市丰学石化装备有限公司开发的高效塔内件在精馏中的成功应用，呈现出了取代板式塔的趋势。该技术和工艺具有比表面积大，液体分布均匀，塔体阻力小，气液相通量大，传质分离效率高，操作具有弹性，安装检修方便等优点，能使主、预塔的塔高降低三分之一。实际生产中，产品质量好，消耗低，易操作、工艺指标调整快。
三、精甲醇工艺过程简介
　　 来自甲醇合成工段的粗甲醇，经减压进入粗甲醇贮槽，经粗甲醇预热器加热至70℃左右进入预精馏塔，出预塔气体经冷却后进入预塔回流槽，加水萃取后进入预塔回流，然后进入主塔，出加压塔气体经冷却后至加压塔回流槽，以便提供主回流使用。精醇采出首先考虑主回流采出，这样可充分利用塔的效率，甲醇品质较好。甲醇的精馏分二个阶段：先在预塔中脱除轻馏分，主要是二甲醚；后进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，主要是水、异丁基油等。从塔顶采出的精甲醇经冷却器冷却至常温后，就可得到高纯度的符合国家优级品指标的精甲醇产品。
　　 传统的甲醇精馏装置中，精馏塔大部分选用了板式塔结构，塔身高大，结构复杂，安装和检修十分困难，控制点多，操作复杂，工艺指标反应滞后，产品质量不稳定，不易控制。实际生产中，持液量大、阻力大、能耗高，增加了产品的生产成本，削弱了产品的竞争优势。
四、填料塔的特点
　　无锡市丰学石化装备有限公司的工程技术人员充分调研了国内大部分甲醇精馏生产装置，结合科研单位的科研成果，开发了新型的填料型甲醇精馏装置。我公司开发的甲醇精馏装置，精馏塔内都选用甲醇精馏专用不锈钢丝网填料，这种填料有如下特点：
4.1 传热、传质效率高
（1） 我们选用的高效甲醇精馏专用不锈钢丝网填料，单位体积具有较大的比表面积，增加了气液两相的接触传热、传质基础。
（2） 高效甲醇精馏专用不锈钢丝网填料的理论塔板数远高于相同高度的板式塔，使塔的有效传质、传热面积增大，塔高可降低1/3左右。
（3） 由于这种填料的表面安排合理，防止填料表面出现干区，同时有利于气液两相在填料层中的均匀流动并能促进汽、液两相的表面更新，从而使填料表面真正用于传质的有效面积增大，总体平均的传质系数和推动力增高。
（4） 我公司甲醇精馏专用不锈钢丝网填料经过特殊溶剂处理后，表面对于液相的润湿性好，容易使液体分布均匀。
4.2 压降小、气液相通量大
（1） 新型填料空隙率大，压降小，通量大。
（2） 新型填料流道规则，持液量小、阻力小。
（3） 新型填料由于进行了特殊的加强处理，有足够的强度。所以在安装时，不易使填料表面变形而使流道变化。
4.3 液体分布均匀
由于丝网网片上的流道与轴线有一定倾角，相邻两网片上的流道倾角方向相反，而上下两层填料紧密贴合，并相互交错900安装，促使液体经过每一层后重新分布而趋于均匀，强化了液体的均布能力，具有优良传质、传热能力。
五、分布器的设计和安装
　　 填料塔在操作过程中，液体和气体的初始分布和再分布对填料塔性能影响很大，特别是液体分布器是填料塔内最重要的构件。我公司对分布器的选型、设计、制造等环节都给予了高度重视并不断进行优化：
（1） 针对甲醇精馏生产特点，结合生产厂家装置能力，我们对再沸器出口气体选用新型分布器，在设计制造时力求达到的分布效果。在投入使用之前，由公司具有丰富经验的专业技术人员进行现场指导安装，确保达到预期效果。
（2） 液体进口分布器（初始分布器）的选型，我们采用新型分布器，根据各装置能力情况，设计出合理的结构，尽量做到初始分布均匀。
（3） 在填料塔中，相同高度的理论塔板数要远高于板式塔。而填料超过一定高度，塔中普遍存在的液相壁流，容易引起填料段内气液不均匀分布，从而造成效率大幅度下降。这就要求要有较为合理的填料分段及液体收集再分布装置。我们根据不同的装置规模进行合理选用与设计。由于设计合理、精心制造、认真安装，确保运行效果良好。
六、应注意的几个问题
（1） 精馏塔结构设计是相似的，上部为精馏段，物料经加热器加热到沸点以上温度时进入填料层，在内件上进行传质、传热，轻组分不断被加热、汽化、上升，重组分不断被冷却、液化、下降。在塔的上部气相出口设有冷却器和回流槽，以提供回流液。下部有热虹吸式再沸器，靠低压蒸汽加热源源不断地提供热能，保持整个塔的填料层处于沸腾状态。根据各组份气液相传递过程，合理进行填料的分段和高度的设计，使混合物的气液相的单元操作合理进行，达到预期的精馏效果。
（2）填料及分布器的安装，精馏效果的好坏，不仅要求设计合理，而且填料和分布器的安装要引起高度重视，即使是质量较好的填料和结构合理的分布器，如果安装方法不当，仍会对精馏效果产生较大影响。我们公司从工艺设计、设备制造、安装测试、开车等，均由有一定专业技术水平的工程技术人员进行、的技术服务。因此每套装置都能顺利投产并达到预期效果，使用户收取得巨大的经济效益。
七、经济技术指标
　　 国内规模为30万吨/年的甲醇装置本来就不多，而在精馏装置中设备和技术都是自己的更是很难找出第二家。正在运行的那套装置，其吨甲醇主要消耗指标如下（按生产一吨甲醇计）：从下表可以看出，填料精馏塔的四项指标消耗均比板式塔低，从而降低了精甲醇的成本，提高了产品的竞争力，