规整填料塔有什么特点

规整填料塔有什么特点?

规整填料在空分设备中的上塔,粗氩塔和精氩塔获得广泛应用,使空分设备的能耗、氧和氩的提取率，装置的启动时间及变工况技术都有明显提高。规整填料塔一般具有以下几方面的特点：（1）规整填料压降显著低。由于规整填料中气一液两相呈膜式接触，不同于筛板塔中两相的鼓泡接触，因此填料塔的压降只有筛板塔的1/4～1/6。如规整填料上塔的操作阻力为3.5～4.2kPa，底部的操作压力仅为35～45kPa，下塔一般仍采用筛板塔，操作阻力亦未改变，因此下塔的操作压力相应下降了0.05～0.06MPa，一般为0.44～0.48MPa，这样空压机的轴功率可降低5%～7%。

（2）规整填料分离效率高。上塔的操作压力越低，就大大有利于氧、氮、氩的分离，尤其是氧和氩的分离，一般氧的提取率可以提高1%～3%、氩的提取率可以提高5%～10%，实践证明，空分设备氧的提取率已达到99%以上，氩的提取率已达到80%以上。经实测，上塔含氮污的含氧量均可少于0. 1%，甚至可达到150～200×10-4%，就是说明上塔已达到完整的精馏工况。由于氧的提取率高、加工空气量少，空分设备的能耗已下降至0.4～0.45kwh/m3O2。

（3）规整填料持液量少。规整填料塔持液量一般仅为塔容积的1%～6%，而筛板塔的持液量为塔容积的8%～10%。持液量少，意味着液体在塔内停留时间短，操作压降小，有利于变工况操作。规整填料塔设计范围可达40%～120%。

（4）规整填料空隙大。规整填料的空隙率达95%以上。在筛板塔中孔板面积占塔截面的80%，而开孔率均为8%～12%，均远远少于填料层的空隙率。对同一负荷而言，填料塔的塔经比筛板塔小；一般情况下其截面积只有筛板塔的70%左右，这对于大型空分设备来说，塔经缩小有利于运输。

（5）装置启动时间大幅度缩短。上塔采用规整填料后，其正常精馏时所持有的液体量大幅度下降后，使空分设备的启动时间大幅度缩短，一般启动时间仅需26～30小时。

（6）氩馏分中的含氧量约为90%左右。欲采用低温精馏法直接降低到1～2×10-4%，精馏塔的理论塔板数约需180块，筛板塔板约需300多块，阻力高达100kPa左右，显然粗氩就无法排出塔外，而规整填料高约需45m左右。阻力仅为14～16kPa，因此全精馏制氩工艺的实现成为可能。

规整填料精馏塔与筛板塔相比有什么特点?

答：精馏塔分为筛板塔和填料塔两大类。填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。筛板塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用。但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势。

规整填料由厚约0.22mm的金属波纹板组成，一块块排列起来的金属波纹板，低温液体在每一片填料表面上都形成一层液膜，与上升的蒸气相接触，进行传热传质。规整填料的金属比表面积约是填料为筛板的30倍，液氧持留量仅为筛板的35%～40%。而且，因为精馏塔截面积比筛板塔小1/3，填料垂直排列，不存在水平方向浓度梯度的问题，只要液体分布均匀，精馏效率较高，压力降较小，气体穿过填料液膜的压差比穿过筛板液层的压差要小得多，约只有50Pa。上塔底部压力的下降，必然可导致下塔压力降低，进而主空压机的出口压力相应降低，使整套空分的能耗降低。同时，规整填料液体的滞留量小，因此，对负荷变化的应变能力较强。

归纳起来，规整填料塔与筛板塔相比，有以下优点：

1)压降非常小。气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5～1/6；

2)热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；

3)操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负荷调节范围大，适应性强。负荷调节范围可以在30%～110%，筛板塔的调节范围在70%～100%；

4)液体滞留量少，启动和负荷调节速度快；

5)可节约能源。由于阻力小，空气进塔压力可降低0.07MPa左右，因而使空气压缩能耗减少6.5%左右；

6)塔径可以减小。

此外，应用规整填料后，由于当量理论塔板的压差减小，全精馏制氩可能实现，氩提取率提高10%～15%。

规整填料精馏塔一般分为3～5段填料层，每段之间有液体收集器和再分布器，传统筛板塔的板间距为110～160mm，而规整填料的等板高为250～300mm，因此填料塔的高度会增加。

一般都选择铝作为规整填料的材料，这样可减轻重量和减少费用，但必须控制好填料金属表面残留润滑油量小于50mg/m2。在这样条件下，可认为铝填料塔和铝筛板塔用于氧精馏是同样安全的。

当然，规整填料的成本要比筛板塔高，塔身也较高。但是，它的优点是突出的，所以，进入90年代后，许多空分设备生产厂首先在上塔和氩塔用规整填料塔替代了筛板塔，并有进一步在下塔也加以采用的趋势。