脱庚烷塔设计开题报告(2)
20世纪80年代初，西北大学化工系开始研究垂直筛板，发表了不少文章，但由于工业化推广不顺利而搁置。十年过后，河北工业大学开发了梯形立体喷射塔板(CTST)，并成功地使之工业化，目前已有相当的市场占有率，主要用于精馏、吸收、解吸和汽提等过程。其传质原理如图3.1所示。
图3.1 垂直筛板与其传质原理示意图
梯形立体喷射塔板(CTST)的工作原理如下：塔盘板上的液体通过液层静压头以及升气管的吸力从升气管根部进入升气管，被上升的气体拉膜雾化，从升气管侧上部返回本层塔盘，进行气液分离，液相返回塔盘，通过降液管进入下层塔盘，气体通过上层塔盘升气管继续上升，在以上过程中气液充分接触，达到传质作用。还有某高校将其升气管最上端的挡板改进为一小块填料，以改善雾化后的气液分离效果和降低压降。
近年来，由西安思瑞迪公司和西北大学联合开发的泡罩立体筛板，具有垂直筛板和泡罩塔盘双重的传质作用，且塔盘无泄漏，除了用于精馏、吸收、解吸和分馏外，对于气液比极大的工况(如尾气吸收)和板效率较小的工质(如脱硫脱碳过程)，是非常有效的。它还可以方便地用于催化精馏和集成塔技术，具有较大发展前景。其传质原理如图3.2所示。
图3.2 泡罩立体塔盘传质原理示意图
泡罩立体塔盘与垂直筛板和泡罩不同的是升气管和泡罩是斜面的。随着气体在升气管内的上升，通道变窄，流速增大，雾化效果加刷，通过升气管顶部三角形格栅条孔进入升气管外侧泡罩通道，仍以雾化状态延续传质过程，最后通过斜面泡罩下部的细缝，将气体平铺分散在塔盘上的液相中，比普通垂直面泡罩分散气体的范围更为宽广。由于其传质效率大幅度提高，塔盘数减少，应用于像乙酸 这样高腐蚀性的工况，节约贵金属的效益十分可观。
普通筛板已经十分成熟，在国外应用十分普遍。无需赘述。值得一提的是林德板，虽然开发较早，但无降液管的特点对新型塔盘的开发很有借鉴；还有斜孔塔盘，也很有新意。
林德板是在塔盘板上设置筛孔，气相和液相同时在筛孔中穿流通过，进一步将塔板加工成波浪状，以改善气液流动状态。该塔盘虽然省去了降液管，但其操作条件苛刻，设计难度高，在国内使用较少。
斜孔塔盘是清华大学开发的一种改进型筛孔塔盘，其主要特点是生产能力大，结构简单，加工成本低廉，不易堵塞[4]。
3.2降液管技术的研究进展
国内在浮阀的研究方面十分活跃，但很少有人做降液管的工作。实际上，一般降液管的面积占到塔盘面积的10％～40％，这部分面积用于液相流动，没有传质作用。
国外比较重视降液管的研究，如美国联合碳化物公司60年代开发了MD塔盘，见图3.4。其特点是塔盘上设有多个降液管，溢流周边比一般塔盘增加2～5倍。以MD塔盘板代替常规板，取消了受液盘，处理量提高了15％以上。
图3.4 ＭＤ塔盘
还有KOCH-GLITSCHS公司，在降液管方面做了大量的工作，其主导思想是将降液管悬空，从而将受液盘的面积变为传质区域，以提高塔体空间利用率。其最先是将降液管悬空，在降液管底部开孔，通过孔的直径和个数来控制降液管内的液位达到液封，见图3.5。以后又将降液管的底隙设置在塔壁，形成侧隙式悬空降液管，见图3.6[5]。
图3.5 筛孔式降液管 图3.6 侧隙式降液管
图3.7 悬空降液管和普通降液管的比较
国内方面，西安石油大学褚雅志等开发自液封悬空降液管，在降液管内部利用S弯水封原理使其液封，通过和鼓泡推进器结合使用，将受液盘面积转变为有效的传质区域，比国内外筛孔式和侧隙式悬空降液管安全可靠，在低负荷下也能够安全操作。比托盘式悬空降液管更能够有效利用受液盘的面积。一开发出来就应用于某乙烯厂的扩能改造上。其结构原理见图3.7[6]。
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