SP規(guī)整填料和MSR散堆填料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能測試

1SP規(guī)整填料和MSR散堆填料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能測試

北京澤華化學(xué)工程2021.6第四屆全國精餾技術(shù)交流與展示大會2內(nèi)容提要澤華公司簡介填料的開展趨勢SP規(guī)整填料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能測試MSR散堆填料的性能測試結(jié)論3澤華公司簡介…4主要技術(shù)和產(chǎn)品塔內(nèi)件研發(fā)和設(shè)計提供以下技術(shù)效勞可行性研究、裝置的工藝模擬和優(yōu)化設(shè)備診斷、優(yōu)化操作提供改造方案、現(xiàn)場安裝指導(dǎo)效勞協(xié)助制定開車、停車、檢修方案加工制造5填料開展趨勢一、規(guī)整填料目前，煉油、石化及化學(xué)工業(yè)中廣泛應(yīng)用的金屬規(guī)整填料，是孔板波紋填料，如Mellapek填料等。它由假設(shè)干相互平行的金屬波紋板組成，波紋斷面為鋸齒形，波距約為波峰高度的2倍，波紋傾角為45o或60o，相鄰波紋板的波峰方向成相反排列，安裝時，上下二層填料旋轉(zhuǎn)90o堆放。現(xiàn)有技術(shù)的該類填料雖然具有良好的性能，但如要進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力，那么仍有壓降較高、易液泛的缺點。具體說存在兩個問題：

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一是波紋頂角約90o，波距約為2倍波峰。這種構(gòu)型，使相鄰兩塊波紋板通道內(nèi)交叉流動的兩股氣流在接觸面附近形成相互摩擦與碰撞，產(chǎn)生劇烈的渦流損失，因而產(chǎn)生的壓降大，生產(chǎn)能力不高。二是相鄰兩層波紋板上的邊緣相互交錯，流體在流經(jīng)兩層填料交界處時形成急轉(zhuǎn)彎，從而引起不良流動，進(jìn)而導(dǎo)致局部液泛產(chǎn)生。7填料開展趨勢二、散堆填料散裝填料由于加工制造比較簡單，安裝和拆卸方便，便于清洗，因而有廣泛的應(yīng)用。目前我國工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的散裝填料為環(huán)形填料或者鞍環(huán)填料，例如鮑爾環(huán)、環(huán)矩鞍等，這些填料受構(gòu)型所限，加工工序復(fù)雜，且其總體的比外表積較小，噴淋點不多，生產(chǎn)能力與傳質(zhì)效率仍受到一定的限制。8SP規(guī)整填料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能測試填料的結(jié)構(gòu)實驗內(nèi)容結(jié)論9填料的結(jié)構(gòu)250S250SW10填料的結(jié)構(gòu)250S特性：1、減小了波頂角與波距，波頂角為45-75°，可以減小氣體在填料通道中的摩擦阻力，降低壓降。2、波紋表面打有Φ4mm小孔，波紋板兩端開有單排或雙排邊緣孔，直徑為6~15mm。這樣可以使氣體在流經(jīng)上下兩盤波紋板的交界處時向多個方向流動，而不必按照原有的急轉(zhuǎn)流道流動，減小此處的局部阻力，從而有效遏制局部液泛的發(fā)生。11填料的結(jié)構(gòu)250SW特性：250S與傾斜角度為75°的板波紋規(guī)整填料間隔排放，目的是減少流體流經(jīng)上下兩盤波紋板界面時的急轉(zhuǎn)彎，防止局部阻力的激增現(xiàn)象，避免形成局部液泛。12實驗內(nèi)容－壓降測試不同噴淋密度下的壓降測試結(jié)果不同噴淋密度下的壓降測試結(jié)果

三種填料在噴淋密度相同的條件下，250SW的壓降最小，250S次之，SP250Y的壓降最大。14實驗內(nèi)容－效率測試不同噴淋密度下的效率測試結(jié)果

三種填料在噴淋密度相同的條件下，250S的平均傳質(zhì)單元高度最小，250SW次之，SP250Y的平均傳質(zhì)單元高度最大。15結(jié)論通過測試三種規(guī)整填料SP250Y、250S和250SW在不同噴淋密度下的壓降及效率，實驗結(jié)果說明250S和250SW的壓降低于SP250Y，效率高于SP250Y，所以250S和250SW的性能明顯優(yōu)于SP250Y。MSR的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能測試填料的設(shè)計理念填料的結(jié)構(gòu)實驗內(nèi)容結(jié)論新型填料設(shè)計理念敞開式結(jié)構(gòu)，使填料內(nèi)外外表能充分暴露。較高的徑高比，使填料在裝填時水平放置的幾率較高，減少填料片對氣流的阻擋。多鞍環(huán)外形，較圓形有較大比外表積和噴淋點。內(nèi)部筋片能均勻地分割環(huán)內(nèi)空間，且此筋條與外環(huán)相互連接，中心支撐，利于加強(qiáng)外環(huán)的剛度。取消任何翻邊，防止液液萃取中液滴的凝聚。易于加工，開胚后一次成型。MSR-多階梯環(huán)的結(jié)構(gòu)(ZL202120219998.9)填料的徑高比2.5～3，接近扁環(huán)。中心支撐結(jié)構(gòu)，剛度較好。鞍形較環(huán)形填料比外表積大。鞍形較環(huán)形的噴淋點多，液體分散效果好，有利于傳質(zhì)。易于加工，開胚后一次成型。實驗內(nèi)容內(nèi)容一：Φ50MSR填料性能測試1、幾何參數(shù)填料尺寸mm徑×高×厚堆積個數(shù)個/m3堆積密度kg/m3比表面積m2/m3孔隙率m3//m3MSR50×18×0.5357902001100.97鮑爾環(huán)50×50×0.86500316112.30.956環(huán)矩鞍50×27×0.8146851811100.9782、壓降測試每米填料壓降每傳質(zhì)單元高度填料壓降3、泛點氣速12m3/m2h18m3/m2h24m3/m2hMSR3.583.222.96鮑爾環(huán)2.982.712.60環(huán)矩鞍3.473.223.10不同噴淋密度下的泛點氣速4傳質(zhì)性能

用空氣-氧氣-水體系作氧解吸實驗，得出填料傳質(zhì)單元高度H與液體噴淋密度L、空塔氣速V的關(guān)系。L=12m3/m2hV=1.80m/sL=12m3/m2hV=2.90m/sL=18m3/m2hV=1.80m/sL=18m3/m2hV=2.90m/sMSR0.2720.2840.3510.358鮑爾環(huán)0.3880.3920.4140.457環(huán)矩鞍0.4720.5010.5920.645不同噴淋密度下的泛點氣速內(nèi)容二：Φ75MSR填料性能比較1、壓降比較φ50鮑爾環(huán)的壓降相對于其他幾種填料來說是最大的，φ50階梯環(huán)次之，而φ75多階梯環(huán)的壓降最?。沪?0扁環(huán)和矩鞍環(huán)的壓降相近。

2、效率比較

五種填料在噴淋密度相同的條件下，φ75的多階梯環(huán)的平均傳質(zhì)單元高度最小，其它四種填料的平均傳質(zhì)單元高度相近。結(jié)論壓降和液泛氣速

φ50鮑爾環(huán)的壓降相對于其他幾種填料來說是最大的，液泛氣速小；φ50階梯環(huán)