SULZER化工分離技術

SULZER化工分離技術第1頁/共29頁MTT–

化學工程傳質分離技術

塔盤、規(guī)整填料、散堆填料以及相應的塔內件ToBetheBestSolutionSupplierinMTTMarket.TraysRingsStructuredPackingsDistributorGasLiquid第2頁/共29頁分餾塔的基本設計步驟

流程類比+水力學設計+工程經(jīng)驗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/共29頁傳質設備的效率通常是通過實際傳質的效果和理論板的比值來加以確定。根據(jù)傳質設備的分離效率就可以確定：-所需的實際板數(shù)，或-填料所需的高度。從而實現(xiàn)所需要達到的傳質分離任務。%板效率%板效率實際板或填料高度一旦分離任務被確定，模擬計算的理論板Stage8Stage7Stage6Stage5Stage4Stage3Stage2Stage1Stage17Stage16Stage15Stage14Stage13Stage12Stage11Stage10Stage8ReboilerdutyCondenserdutyFeedduty#1#12#13#24塔的尺寸便可以通過對傳質設備的選擇和計算來加以確定。等板高度等板高度等板高度等板高度分餾塔設計概述

第4頁/共29頁生產(chǎn)操作與工程設計的結合

裝置使用業(yè)主通常關心的問題裝置處理能力裝置操作的靈活性分離效率和產(chǎn)品品質裝置能耗裝置長週期穩(wěn)定運行塔內件設計方通常關心的問題塔盤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)泡體系材質選擇機械強度設計第5頁/共29頁提高塔的處理能力

板式塔處理能力的提高：對於氣相流量占主導地位的場合，提高處理能力的主要方法： 增加塔盤的開孔面積，增加塔盤鼓泡區(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。 對於液相流量占主導地位的場合，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。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/共29頁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塔盤第7頁/共29頁Efficiency(%)FRITest:TotalReflux-C6/C7Cb(ft/sec)100%UsefulCapacity100%FloodingRoundValveMVGCb(m/sec)Cb:=Capacityfactorbasedonbubblingarea提高塔的處理能力

美國蒸餾協(xié)會MVG測試報告，處理能力~分離效率第8頁/共29頁提高塔的處理能力

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

MVG塔盤近照第10頁/共29頁提高塔的處理能力

Mellapak250Y和Mellapakplus252Y（相同分離效率）

20%Capacity第11頁/共29頁提高塔的處理能力

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/共29頁裝置操作靈活性

操作彈性

塔盤的操作彈性 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，氣相進料分佈器的操作彈性，而非填料本身。第13頁/共29頁裝置操作靈活性

液相分佈器第14頁/共29頁裝置操作靈活性

氣相進料分佈器第15頁/共29頁改善分離效率

板式塔分離效率的提高：對於氣相占主導地位的場合，提高分離效率的主要方法： 降低塔盤鼓泡區(qū)域的霧沫夾帶，改善蒸汽的分佈品質。 對於液相占主導地位的場合，提高分離效率的主要方法： 改善液相在塔盤表面的分佈品質，保持合適的流程長度，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。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/共29頁改善分離效率

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流動死區(qū)Differentflowpasslength不同的流程長度BothCapacityandEfficiencyareaffected！處理能力和傳質效率都受到影響！第17頁/共29頁改善分離效率

Mellapak250Y和Mellapakplus452Y（相同處理能力）25%EfficiencySameCapacity第18頁/共29頁對於新塔，通過這樣的分析可以優(yōu)化塔的結構尺寸，在投資費用和操作費用（能耗）上尋求最佳平衡點。Annualcost$/yearMinimumrefluxRminRoptRefluxratioCapitalcostOperatingcostTotalcostOptimumrefluxMinenergyOptimumenergyEnergy對於尋求更高處理能力或更高分離效率的改造塔，通過這樣的分析可以允許設計者尋找到一個合理的範圍。在理論板數(shù)和操作費用（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/共29頁FRITest:TotalReflux-C6/C7Cb(ft/sec)RoundValveMVGCb(m/sec)Cb:=CapacityfactorbasedonbubblingareadPperTheoreticalStage(InchHotLiquid)降低裝置能耗

美國蒸餾協(xié)會MVG測試報告，處理能力~壓降20%?P第20頁/共29頁降低裝置能耗

Mellapak250Y和Mellapakplus252Y（相同分離效率）

30%PressureDrop第21頁/共29頁降低裝置能耗

整塔壓降板式塔：常規(guī)蒸餾體系，正常操作0.5-0.6Kpa/塔盤，1.0-1.2Kpa/塔盤已接近液泛。常規(guī)吸收解吸體系，正常操作0.8-0.9Kpa/塔盤，1.2-1.4Kpa/塔盤已接近液泛。規(guī)整填料塔：對於常規(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/共29頁裝置長週期穩(wěn)定運行

正確地選擇塔內件的材質。優(yōu)先通過材質等級而非材質厚度來加以保證。對於易發(fā)生波動的部位，採取特殊加強的機械設計措施。如再沸器返回口的上方，從高壓塔到低壓塔的進料，減壓真空系統(tǒng)等等。對於易發(fā)生結焦堵塞的場合，採取不同的工藝和機械設計方案，以減少固體顆粒的沉積，延長操作的週期。第23頁/共29頁裝置長週期穩(wěn)定運行

一體化格柵梁的支撐第24頁/共29頁裝置長週期穩(wěn)定運行

程式測試梁的應力和變形第25頁/共29頁裝置長週期穩(wěn)定運行

防止塔盤堵塞VG-AF的特徵主要有