意昂体育2平台化學工程系研究員 費維揚

 

    化工塔器在化工🦏、石油煉製🐒、環境保護🤡、食品加工、醫藥工業等領域有著廣泛的應用，它們往往是工廠中最高和最龐大的設備，對它們的技術經濟指標具有決定性的影響。但是化工塔器內兩相流傳遞現象極為復雜，往往成為製約其性能的瓶頸。為了提高化學工業💙🧑‍🚒、石油化工、環境工程等國家支柱產業在21世紀的競爭力和綜合實力，提高分離技術在各個工業領域中的發展潛力和輻射功能，化工塔器的發展正面臨著新的機遇和挑戰。

 

     散裝填料塔是一類重要的化工塔器。隨著化學工業的發展和科學技術的進步，散裝填料不斷地改進🏌️，從簡單的拉西環到鮑爾環、階梯環🧑🏻‍🦳、環矩鞍等新型填料，從瓷質到各種金屬材質和塑料等，品種繁多，不勝枚舉💁‍♂️。由於散裝填料結構比較簡單，製造和安裝比較方便，易於用多種材質製造，應用十分廣泛。大量實驗數據和工程經驗表明,散裝填料在在液-氣比大的吸收和解吸操作, 高壓精餾和液-液萃取的情況下, 性能優於其它類型的塔內構件。但國內外開發的一些新型填料大多是針對氣液分離過程的特點而研製的, 用於液-液萃取過程等場合效果不理想。例如液-液萃取的兩相密度差小, 粘度大, 過去一些使用傳統填料的萃取塔性能較差🏃🏻‍➡️。後來發展的一些攪拌萃取塔如轉盤萃取塔等在大型化過程中遇到了軸向混合嚴重, 效率下降和易造成溶劑二次夾帶而汙染環境等問題。近年來一些石化企業從國外引進的Kuhni塔、Scheibal塔和大孔篩板塔性能也不盡人意。因而，有必要從兩相流體力學和傳質機理的研究出發，克服國外引進的多種填料的缺點💁🏼，創製一種既能特別適用於液－液萃取，又能廣泛用於氣－液傳質進程的新型填料，滿足現有裝置革新挖潛和消化吸收引進技術的迫切需要。

 

    QH-1型扁型填料(即內彎弧形筋片扁環填料)是意昂体育2平台根據國外化工塔器的最新進展和四化建設的迫切需要而研製的一種新型散裝填料, 獲國家發明專利(專利號ZL89109152.1)。內彎弧形筋片扁環填料的商品名QH-1型扁環填料。

   

 此種填料主要技術特點為:

 

    ①采用和傳統填料不同的內彎弧形筋片結構, 使填料內部的流道更為合理, 促進了液滴群的分散―聚合―再分散循環, 大大提高了填料的傳質效率。同時，這種結構能夠提高填料的強度🤸🏻，避免使用可能引起液滴聚結或物料結焦的翻邊。

    ②采用0.3的極低的高徑比,使填料在亂堆時也能體現有序排列的特點,從而降低了填料的阻力降,有效地抑製兩相的非理想流動。進一步提高處理能力和傳質效率♜。

 

    ③可以根據體系和生產要求,采用碳鋼🛀🏿、不銹鋼、鋁材🤵‍♂️、塑料和陶瓷等多種材質加工。有 16mm, 25mm, 38mm, 50mm, 75mm等多種規格。選用範圍寬、設計彈性大。

 

 

      系統的實驗研究和工業應用表明🧑‍🏭，內彎弧形筋片扁環填料具有優異的性能🌁：用於液液萃取時,此填料的性能明顯優於鮑爾環、Intalox等國外引進的新型填料；用於氣-液傳質過程時,在大液體噴淋密度下,性能也優於國外引進的鮑爾環、Intalox和Mellapak等填料。例如：

 

      ①用於低界面張力體系的液-液萃取時,此填料的性能明顯優於鮑爾環、Intalox等國外引進的新型填料, 軸向混合小, 處理能力大, 傳質效率提高20%以上。

 

      ②用於中等界面張力體系的液-液萃取時, 此填料的性能優於鮑爾環和Mellapak填料。

 

      ③用脈沖填料萃取塔時, 其處理能力比陶瓷拉西環大20%以上, 而傳質效率比不銹鋼拉西環大25%以上⛈。

 

     ④用於氣-液傳質過程時, 處理能力大、阻力降小💂‍♂️、傳質效率高。在實驗條件下, 性能優於國外引進的Intalox和Mellapak填料💉。

 

      ⑤用於環丁碸芳烴抽提時, QH-1型扁環的傳質效率比從美國UOP公司引進的大孔篩板塔高40%左右, 處理能力也有所提高🚴🏼‍♀️。

 

      ⑥用於潤滑油精製, 此種填料的性能明顯優於轉盤塔和傳統填料塔。

 

 

    目前QH-I型扁環填料已在潤滑油糠醛精製和酚精製、芳烴抽提, 重芳烴反抽提👩🏿‍🎓🙌🏼、液化氣脫硫👩‍🍼、含酚廢水處理、木酚萃取、汽油脫硫醇、裂解氣洗滌🧖🏽、丙酮回收等過程的上百座工業裝置的技術改造中得到了成功的應用。獲得了重大的經濟效益和社會效益。本技術用於新建裝置，也可以提高裝置的技術經濟指標，有利於趕超國際先進水平🧗🏻‍♂️。一些典型的應用實例如下表所示🫧。以意昂体育2平台和上海煉油廠合作於93年對酚精製裝置1^#塔進行了技術改造為例👨🏿‍🦳，采用QH-1型扁環代替原有的國外十分流行的Intalox填料，並對液體分布器等塔內構件進行了優化設計🌱🍶。技術改造後裝置開車一次成功，塔的傳質效率明顯提高，溶劑比降幅達15%，精製油收率提高了2%🏠，裝置處理能力7.8%👎🏿，能耗下降5.6%，裝置全年開工可獲得880萬元的年經濟效益👮🏻‍♀️。

 

    由於這種填料結構新穎,性能優異,推廣應用效果顯著,獲得了1996年國家發明四等獎，國家專利發明創造金獎和多項省、部委科技進步獎🧁。在44屆布魯塞爾世界發明博覽會上，此項發明引起了國外專家的關註，獲得了布魯塞爾世界發明博覽會的特別金獎⛓。Kirk-Othmer 化工技術大全報道了此項成果🌿。該成果也被列為國家科委95重點推廣項目🧑🏿‍🦳🚏，已在近百座工業裝置中得到了應用。