国内外塔设备的研究现状
我国从60年代引进延迟焦化技术后，所有该类装置中焦炭塔的结构和主体材料基本保持不变。国内现有在役焦炭塔的材料大都是20g碳钢，因此变形较为普遍。焦炭塔的鼓胀裂纹一般是在运行七八年后开始出现，因此国内对焦炭塔问题的关注从70年代初开始。各炼油厂在检修时，初步对裂纹进行修补和对变形进行测量，到80年代初，各种问题均显现出来，引起了各炼油厂、设计院和科研单位的极大关注：中国石化组织了部分科研单位探讨焦炭塔的变形机理和判断报废的标准。先后有茂名炼油厂、南京炼油厂和长岭炼油厂与北京钢铁研究总院、中科院力学所以及北京621所等单位合作进行探讨，在实际中取得了部分成果[4]。
近年来，人们仍锲而不舍地对各种萃取塔设备的性能和设计方法继续深入研究。在2011年召开的国际溶剂萃取会议上，又发表了一批高水平的研究论文[5]。例如：德国Kaiserslautern 大学Bart的研究组设计了精密的实验设备，利用高速照相机详细地记录了两个等直径液滴的聚合过程，加深了对许多萃取过程非常重要的液滴间的相互作用的理解。他们还利用一种新的光学自动仪和先进的图像处理技术，可以在线测定液滴直径并每秒钟分析 20 幅含多达 300 个液滴的图像，液滴存留分数可高达 16-20%。利用群体平衡模型进行分析，测量数据和450mm直径萃取塔实验数据基本符合[6]。荷兰Eindhoven 大学De Haan的研究团队发表介绍了利用离子液体进行芳烃分离的历时5年的中试研究成果。在5cm直径，6m高的几个实验塔（RDC，Kuhni和脉冲板环塔）中，用离子液体（3Methyl-N-Buthl-Pyridinum Dicyanamide）对模型FCC （催化裂化）和真实的LCCS（轻催化裂化馏分）进行了萃取实验，取得了大量有意义的数据。实验表明，经过 5 年的实验研究，离子液体的性能非常稳定。这种系统的研究工作对发展芳烃抽提新工艺具有重要意义[7]。奥地利Graz 大学的Aksamija 等发表了以“CFD辅助设计和搅拌萃取塔的放大”论文[8]。研究了150mm直径的RDC的流体力学，并和CFD模拟结果作了比较。用PIV测量了单相流的特性。结果表明，搅拌强度和流速对塔内涡流的影响都不显著。用Flue 2软件模拟PIV测量的速度场发现，Relnold 剪力场模型结果最好。测量了单相流和两相流条件下的连续相纵向扩散系数Dax，c，发现分散相的流速对Dax，c的影响很小。在根据这些实验结果，提出了RDC结构参数的设计准则。Beteman 公司曾在多次溶剂萃取会议上介绍他们把法国Touluse大学Casamata教授科研组开始研究的脉冲板环塔产业化（该公司称之为BPC）的经验。他们在20世纪末在澳大利亚的Olympic Dam 铀、铜萃取工厂，用一组3m直径的BPC成功地替代了一组占地面积极大的混合澄清萃取槽。由于BPC设备紧凑、密闭性好、自动化程度高、溶剂损失小，经济效益和环境效益显著。此项技术已在南非、澳大利亚等多个特大型铀、铜工厂的萃取工段推广应用。BPC的成功应用显示了脉冲萃取塔在核工业和湿法冶金领域替代混合澄清槽的良好前景。但工业应用也表明，BPC 在放大过程中存在传质效率急剧下降的缺点，引起了人们的高度关注。为此，澳大利亚墨尔本大型Stevens和Bateman公司合作，深入分析了BPC 塔径增大时传质效率急剧下降的原因。考虑到降低塔内板、环之间的距离HC可以增强两相的混合、降低返混并降低传质单元高度HTU，但同时会减小塔的通量。因此利用塔的体积效率，即处理单位原料所需的塔体积的概念，探索最优的塔内构件的距离。他们采用动力学过程慢的Ni-Cyanex 301和Zn-DEHPA两个体系进行实验，结果表明，当前一体系的HC从传统的设计值D/4降低到D/8时，前一体系的塔体积效率明显提高，但后一体系的增加值较小[9]。伊朗核燃料循环研究所的Meisam等系统研究了两相流量和脉冲强度等对BPC的传质性能的影响[10]。实验结果和他们提出的关联式的计算结果相吻合。
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