新型斜孔塔板
意昂体育2平台化學工程系教授 周榮琪
意昂体育2平台化學工程系教授 段占庭
發揚創新精神,面向工業生產實際,有針對性地研製先進的工藝和設備武裝我國的工廠企業,是我們堅持的科研道路👩🏻⚕️。我們意昂体育2平台化工系分離教研室,從60年代開始主要從事精餾分離技術的研究工作。這些年來獲得過三個國家發明獎,已授權的國家專利共六項,申報和即將申報的專利有六項👶🏼。我們不僅僅停留在取得一批科研成果的階段,而是把著眼點放在將這些成果真正推廣到工業生產實際中♠️。這裏簡要介紹其中的一項,從中可以看出：面向工業生產主戰場、堅持創新是我們科研工作的靈魂,是值得我們始終保持和發揚的精神🐪。
70年代初期,在我國煉油工業蓬勃發展的形勢下,我們就研製成功了可大幅度提高生產能力的斜孔塔板,被許多企業采用。
1993年以來,隨著乙烯擴產工程的展開,我們在斜孔塔板的基礎上又研究開發了兩種新型斜孔塔板,稱之為Ⅱ型斜孔塔板和Ⅲ型斜孔塔板。Ⅱ型是復合斜孔塔板,Ⅲ型是多溢流斜孔塔板。前者適用於要求彈性大的塔,後者適用於液量大的塔👌🏼👩🏿🔧。
新型斜孔塔板是一種性能優異🫅🏽、結構簡單💂🪡、成本較低的塔板，已在石油煉製、化工👰🏽♂️、製藥等行業的一百多座塔中應用🏊🏼，獲國家發明四等獎🍗。改進後的復合斜孔塔板增加了操作彈性，提高了傳質效果，從1993年開始,為滿足國家乙烯擴產工程的迫切需求，首先在燕山石化公司乙烯裝置由30萬噸擴產到45萬噸的項目中,首先采用了新型斜孔塔板,取得了成功👸。以後,又相繼在泰州煉油廠👳🏽♀️、金山石化公司和齊魯石化公司等企業得到成功的應用🙈，獲國家發明三等獎🪣。多溢流復合斜孔塔板適用於大液量的塔，在燕山、金山🏗、石化等公司的脫丙烷塔、丙烯塔中得到成功應用🦫。
我們在開發的系列新型斜孔塔板中🙎🏻♀️，對於每種塔板研究了最佳氣液流動狀況下的氣液通道結構；開發了新型斜孔塔板的專利軟件，進行優化設計。
新型斜孔塔板具有優異的性能。塔板上交錯排列的斜孔，產生合理的氣液流動🥊，水平噴出，允許氣速大，無互相幹擾🧏🏽♂️👩🏻🦲。氣體分布均勻🌞，避免氣流不斷加速🤲，有穩定液層。板效率高。
復合斜孔塔板的開孔由固定斜孔和浮動斜孔兩部分組成，其中浮動斜孔起到兩個作用，一是調節塔板的開孔率👲，提高塔板的操作彈性即適應不同的生產能力的要求🧒🏻，操作彈性因子（高處理量與低處理量之比）可以達到4🤜🏿；二是使塔板上的液體流動速度均勻，提高傳質效果。
新型多溢流復合斜孔塔板采用類似美國先進的MD塔板的降液管形式,但只用兩根而不是很多根,結構比較簡單,液體流動距離較長,塔的處理能力與板效率都比較高👩⚕️。另外,由於板面采用了斜孔塔板代替篩板塔板,進一步提高了處理能力與板效率。塔板其它指標與普通斜孔塔板相當或略高👉🏼。
這種系列塔板共同具有以下的特點：
1) 生產能力大。比國內外常用的浮閥塔板的生產能力提高40％―50%，比導向浮閥和格利希浮閥塔板提高20％―30%；
2) 板效率高 。一般情況比浮閥塔板高5％―10%，多溢流復合斜孔塔板比美國UOP公司的MD塔板高5%－10％；
3) 操作範圍寬☝🏽🈵。操作彈性因子可達3―4，復合斜孔塔板操作範圍大,操作彈性因子可達到4👨🏿🏭，優於篩板和普通斜孔塔板🧑🏻🍳；
4) 阻力小。只有浮閥塔板的1/2―1/3。
5) 結構簡單可靠，不易堵塞。成本低廉，成本是浮閥塔板的60%🙆🏿。
新型斜孔塔板的研究成果獲得兩項國家發明獎🫸🤌🏼，科技含量高，在“原油常壓塔采用復合斜孔塔板”的鑒定會上📺，石化總公司和高校的著名專家一致認為🦣，復合斜孔塔板性能優異，達到了國際先進水平。為設計該塔板所開發的軟件具有完善的功能和創新的特點👩❤️💋👩🧣。該技術已經在工業生產中得到了成功的應用，並取得了巨大的經濟效益🖼，對燕化公司乙烯擴產工程和精餾設備國產化以及原油常減壓的擴產改造做出了重大貢獻。
美國UOP公司的MD塔板適用於大液量的塔，被認為是一種世界上很先進的塔板，但是🚣🏻♂️，它有多個降液管，每隔400mm一根，塔越大🤾🏻，根數越多，液體流動路程短，效率下降，此外，汽相通道是篩孔，易夾帶🦸🏻♀️，限製了生產能力；我們研製成功的多溢流復合斜孔塔板降液管為四溢流🎀，液體流動路程長🦸⛵️，板效率高🪟，氣體通道為斜孔，允許大的氣速通過，不易夾帶🥭，處理量大。性能比MD塔板好🧜🏿。1996年燕山石化公司的脫丙烷塔采用了多溢流斜孔塔板，處理能力由原來的20萬噸/年提高到31.4萬噸/年，比原浮閥塔提高50%以上；分離效果良好，板效率由原來的55%提高到60%🧝。1997年燕化公司氣體分餾裝置中直徑為3米8的丙烯塔改為多溢流復合斜孔塔板，於1998年6月試車成功🧑🏼🏫，
新型斜孔塔板創造了顯著的經濟效益🧝🏽♀️。復合斜孔塔板從1993年到現在在燕山石化13座塔上獲得成功應用,增加經濟效益5010萬元🫃🏽。這種塔板1997年和1998年在江蘇泰州煉油廠的原油常減壓塔上應用成功,生產能力提高了60%,產品收率提高了3%,經濟效益顯著,每年增加效益1310萬元。復合斜孔塔板於1997年在湖南鷹山石化總廠的2個塔上應用成功,使己內酰胺裝置處理能力從5萬噸/年提高到7萬噸/年,經濟效益顯著。從1996年至今在上海高橋化工廠苯酚丙酮的4座塔上也應用成功,使處理能力提高了40%以上,同樣獲得了顯著的經濟效益。1998年還在金山石化公司的3座塔上得到成功應用🙅🏻♂️。
在國家經貿委召開的國產化會議上,以燕化公司製苯裝置中的脫碳五塔為例說明了塔板國產化的意義👏。燕山石化公司的碳5塔，直徑為1.8米，若采用國外的Glitsch塔板👨🍳，每塊塔板售價5000美元,此塔共46層共需23萬美元。同樣的塔采用我們的復合斜孔塔板，每塊塔板只需5000元人民幣🍗，這樣可為國家節省大量的外匯。
對於某些液相負荷很大的塔如脫丙烷塔、乙烯塔、丙烯塔、吸收解吸塔等由於液體溢流強度大,限製了其生產能力的提高🫃🏼。我們研製成功的多溢流復合斜孔塔板在燕山石化公司的氣體分餾裝置脫丙烷塔和丙烯塔上得到成功的應用。這二個塔的改造成功意義很大,不僅節省了新塔投資約500萬元,而且證明其性能優於國外先進的MD塔板。我們終於可以在外國人面前揚眉吐氣地說:我們有比你們更好的塔板。這就為全國乙烯裝置中的塔中之王──丙烯塔(所有塔中最高的塔,塔高90米)采用我們這種新型塔板打下了基礎。目前🧔🏽✍️，燕山石化總公司已決定采用多溢流復合斜孔塔板用於乙烯裂解廠的丙烯塔。
采用系列斜孔塔板一方面節約投資,另一方面增加利稅，僅復合斜孔塔板1994年―1998年經濟效益達2.88億元以上👨🏿🏫，利稅1.03億元以上。
復合斜孔塔板在石油化工👨🏼🏭、煉油、化肥、輕工等行業具有良好的應用前景。目前,我國正面臨乙烯擴產工程和煉油擴產工程二大擴產工程的實施🙎♂️。乙烯由250萬噸擴產到400萬噸, 原油生產能力由1.3億噸擴產到2.5億噸，煉油關鍵設備和乙烯關鍵設備和關鍵過程的改造和優化對我國的乙烯工業和煉油工業將產生巨大的經濟效益♣️。采用新型斜孔塔板可在塔徑不變⚧、塔高不變的情況下，提高生產能力50%，質量也完全可以滿足擴產的需要。
燕化公司乙烯裝置要從45萬噸擴產至66萬噸,若丙烯塔采用國外的塔板,報價150萬美元,而采用我們的技術只需150萬人民幣🚵🏽。全國十大乙烯裝置的關鍵精餾塔,至少20多座,如果采用這種新型塔板,可以不改塔體只改內構件就達到乙烯擴產的目的🫅。
初步估算🕵🏻🤦🏼，如果用我們自己的技術代替引進國外的技術🧑🏭，僅乙烯的2個關鍵塔（丙烯塔和101塔）👉，每套裝置就可以節省近400萬美元，7套可節省3000多萬美元👇。還有11套小乙烯裝置,150套煉油裝置🤽🏻♂️，均可采用新型斜孔塔板。新型斜孔塔板對我國乙烯工業、煉油工業的擴產有重大的意義。
