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1、1SPSP规整填料和规整填料和MSRMSR散堆填料的结构优散堆填料的结构优化及性能测试化及性能测试 北京泽华化学工程有限公司2011.6第四届全国精馏技术交流与展示大会2内容提要泽华公司简介填料的发展趋势SP规整填料的结构优化及性能测试MSR散堆填料的性能测试结论3泽华公司简介清华大学清华大学院系院系清华控股公司清华控股公司清华同方清华同方紫光集团紫光集团 泽华公司泽华公司行政部门行政部门后勤后勤4主要技术和产品塔内件研发和设计提供以下技术服务 可行性研究、装置的工艺模拟和优化 设备诊断、优化操作 提供改造方案、现场安装指导服务 协助制定开车、停车、检修方案加工制造5填料发展趋势一、规整填料
2、目前，炼油、石化及化学工业中广泛应用的金属规整填料，是孔板波纹填料，如Mellapek填料等。它由若干相互平行的金属波纹板组成，波纹断面为锯齿形，波距约为波峰高度的2倍，波纹倾角为45 或60 ，相邻波纹板的波峰方向成相反排列，安装时，上下二层填料旋转90 堆放。 现有技术的该类填料虽然具有良好的性能，但如要进一步提高生产能力，则仍有压降较高、易液泛的缺点。具体说存在两个问题： 6 l一是波纹顶角约90 ，波距约为2倍波峰。这种构型，使相邻两块波纹板通道内交叉流动的两股气流在接触面附近形成相互摩擦与碰撞，产生剧烈的涡流损失，因而产生的压降大，生产能力不高。l二是相邻两层波纹板上的边缘相互交错，
3、流体在流经两层填料交界处时形成急转弯，从而引起不良流动，进而导致局部液泛产生。7填料发展趋势二、散堆填料 散装填料由于加工制造比较简单，安装和拆卸方便，便于清洗，因而有广泛的应用。目前我国工业中应用比较广泛的散装填料为环形填料或者鞍环填料，例如鲍尔环、环矩鞍等，这些填料受构型所限，加工工序复杂，且其总体的比表面积较小，喷淋点不多，生产能力与传质效率仍受到一定的限制。 8SP规整填料的结构优化及性能测试填料的结构实验内容结论9填料的结构250S250SW10填料的结构250S特性：特性：1、减小了波顶角与波距，波顶角为、减小了波顶角与波距，波顶角为45-75，可以减小气体在填料通道，可以减小气体
4、在填料通道中的摩擦阻力，降低压降。中的摩擦阻力，降低压降。2、波纹表面打有、波纹表面打有4mm小孔，波纹小孔，波纹板两端开有单排或双排边缘孔，直板两端开有单排或双排边缘孔，直径为径为615mm。这样可以使气体在。这样可以使气体在流经上下两盘波纹板的交界处时向流经上下两盘波纹板的交界处时向多个方向流动，而不必按照原有的多个方向流动，而不必按照原有的急转流道流动，减小此处的局部阻急转流道流动，减小此处的局部阻力，从而有效遏制局部液泛的发生力，从而有效遏制局部液泛的发生。11填料的结构250SW特性：特性： 250S与倾斜角度为与倾斜角度为75的板波纹的板波纹规整填料间隔排放，目的是减少流规整填料间
5、隔排放，目的是减少流体流经上下两盘波纹板界面时的急体流经上下两盘波纹板界面时的急转弯，防止局部阻力的激增现象，转弯，防止局部阻力的激增现象，避免形成局部液泛。避免形成局部液泛。12实验内容压降测试u不同喷淋密度下的压降测试结果2.02.53.03.54.04.5100200300400500600700dp pa/mvelocity in column m/s SP250Y 250S 250SW Lw=0不同喷淋密度下的压降测试结果2.02.53.03.54.0020040060080010001200dp Pa/mvelocity in column m/s SP250Y 250S 250S
6、W Lw=12.391.01.52.02.53.03.54.002004006008001000120014001600dp Pa/mvelocity in column m/s SP250Y 250S 250SW Lw=18.4 三种填料在喷淋密度相同的条件下，250SW的压降最小，250S次之，SP250Y的压降最大。14实验内容效率测试u不同喷淋密度下的效率测试结果2.42.62.83.03.23.40.250.300.350.400.450.50HTSE (m)u0 ( m/s) SP250Y250S 250SW Lw=12.392.42.62.83.03.23.40.250.300.
7、350.400.450.50HTSE(m)u0 (m/s) SP250Y 250S 250SW 三种填料在喷淋密度相同的条件下，250S的平均传质单元高度最小，250SW次之，SP250Y的平均传质单元高度最大。15结论通过测试三种规整填料SP250Y、250S和250SW在不同喷淋密度下的压降及效率，实验结果表明250S和250SW的压降低于SP250Y，效率高于SP250Y，所以250S和250SW的性能明显优于SP250Y。MSR的结构优化及性能测试填料的设计理念填料的结构实验内容结论新型填料设计理念敞开式结构，使填料内外表面能充分暴露。较高的径高比，使填料在装填时水平放置的几率较高，减
8、少填料片对气流的阻挡。多鞍环外形，较圆形有较大比表面积和喷淋点。内部筋片能均匀地分割环内空间，且此筋条与外环相互连接，中心支撑，利于加强外环的刚度。取消任何翻边，防止液液萃取中液滴的凝聚。易于加工，开胚后一次成型。 MSR-多阶梯环的结构(ZL200820109998.9)填料的径高比2.53，接近扁环。中心支撑结构，刚度较好。鞍形较环形填料比表面积大。鞍形较环形的喷淋点多，液体分散效果好，有利于传质。易于加工，开胚后一次成型。 实验内容内容一：50MSR填料性能测试1、几何参数填料填料尺寸尺寸mm径径高高厚厚堆积个数堆积个数个个/m3堆积密度堆积密度kg/m3比表面积比表面积m2/m3孔隙率
9、孔隙率m3/m3MSR50180.5357902001100.97鲍尔环50500.86500316112.30.956环矩鞍50270.8146851811100.9782、压降测试 每米填料压降 每传质单元高度填料压降3、泛点气速12 m3/m2 h18 m3/m2 h24 m3/m2 hMSR3.583.222.96鲍尔环2.982.712.60环矩鞍3.473.223.10不同喷淋密度下的泛点气速4 传质性能 用空气-氧气-水体系作氧解吸实验，得出填料传质单元高度H与液体喷淋密度L、空塔气速V的关系。L=12 m3/m2 h V=1.80m/sL=12 m3/m2 h V=2.90m/
10、sL=18 m3/m2 h V=1.80m/sL=18 m3/m2 h V=2.90m/sMSR0.2720.2840.3510.358鲍尔环0.3880.3920.4140.457环矩鞍0.4720.5010.5920.645不同喷淋密度下的泛点气速内容二：75MSR填料性能比较1.01.52.02.53.03.54.04.5010020030040050060070080090010001100120013001400dp( Pa/m)u0(m/s) 矩鞍环 扁环 阶梯环 鲍尔环 多阶梯环 Lw=01、压降比较0.51.01.52.02.53.03.54.04.50200400600800
11、10001200140016001800200022002400dp(Pa/m)u0 (m/s) 矩鞍环 扁环 阶梯环 鲍尔环 多阶梯环 Lw=12.391.01.52.02.53.03.54.04.502004006008001000120014001600180020002200dp(Pa/m)u 0 (m/s) 矩鞍环 扁环 阶梯环 鲍尔环 多阶梯环 Lw=18.450鲍尔环的压降相对于其他几种填料来说是最大的，50阶梯环次之，而75多阶梯环的压降最小；50扁环和矩鞍环的压降相近。 2、效率比较1.52.02.53.03.54.00.20.30.40.50.60.70.8HTSE(m)u
12、0 (m/s) 矩鞍环 扁环 阶梯环 鲍尔环 多阶梯环 Lw=12.392.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.00.20.30.40.50.60.70.8HTSE（m）u0 (m/s) 矩鞍环 扁环 阶梯环 鲍尔环 多阶梯环 Lw=18.4 五种填料在喷淋密度相同的条件下，75的多阶梯环的平均传质单元高度最小，其它四种填料的平均传质单元高度相近。结 论 压降和液泛气速 50鲍尔环的压降相对于其他几种填料来说是最大的，液泛气速小；50阶梯环次之，而75多阶梯环的压降最小；50扁环和矩鞍环的压降相近。 效率 75多阶梯环的效率明显高于50的其他散堆填料，这是因为多阶梯环的堆积个数大，且其形状对液体的分散更好。28Thank you for your attention !
SP规整填料和MSR散堆填料的结构优化及性能测试
