近阶段导向浮阀在国内石化企业的应用颇受注意。导向浮阀[9]是在条形浮阀上开导向孔构成见图1。其特点是利用条阀不卡、不转的优点,同时又吸收导向孔的长处。导向孔的作用在于利用气流推动液体沿塔板运动,减少塔板缓流区,减小返混和降低液面落差、塔板压降。由于导向浮阀的导向孔面积只占整个浮阀气体通道的3%～6%,故这种浮阀的导向作用应该是有限的。导向浮阀与F1浮阀相比,压降与雾沫夹带相当,漏液限稍低,效率稍高。

     为增大气流的推液作用,天津大学开发了导向梯形浮阀[10],见图2,其特点是将矩形阀改成梯形阀,使气流由阀两侧喷出时有一定的推液作用。梯形浮阀与导向孔(或固舌)结合具有更大的推液导向作用,从而提高塔板性能。试验表明[10],该阀在塔板压降、雾沫夹带、漏液下限等流体力学性能上均优于F1浮阀,塔板气相负荷上限可提高10%～20%;板效率亦较高。这种新浮阀已在山东某厂Φ2200加氢分馏塔中得到成功应用,明显提高了侧线产品柴油的质量,并提高了航煤收率。

     必须指出,在分析推液作用的收益时应对不同情况进行具体分析,只有当塔径较大(比如2m以上)时,液流均匀性的改善才具一定实际意义。至于对双液流或多液流塔板,因液流不均匀并不严重,所以提高液流均匀性的收益体现较小[11]。

     3　新型填料的应用

     这里所指新型填料主要是乱堆阶梯环、金属环矩鞍及规整板波填料。这些填料国外均出现于70年代,在国内已广泛应用。近年国内已开发出这些填料的改进型,国外也出现了一些新填料[12],但普遍推广尚需一段时间。对填料的选用主要考虑以下因素。3.1　分离效率、通量和压降正如前述,填料在分离效率、通量和压降三个方面占有较大的优势,表1列出三种新型填料的大致对比,并以50mm鲍尔环为参照基准。由表1可见,三种填料均优于鲍尔环,其中250Y板波填料的分离效率更显优越,这主要得益于其比表面积较大,以及规整填料内气液能有序流动、充分接触和传质,从而减少短路和壁流,特别在大直径塔上,这种放大效应更应注意。

　　若将250Y板波填料和塔板作比较,其优势十分明显,250Y的压降只及浮阀的15%～20%。它们的通量和HETP(理论板当量高度)的比较见图3和图4,显然其差别也很明显。正由于这种较大的优势,使板波填料成为各厂在增产优质消除塔设备瓶颈中的一个主要选择。

     Billet认为在进行综合比较时尚需考虑各种填料的分离能力和单位分离能力的填料重量[14]。分离能力为S,S=NTSM×FV。其中:NTSM为每米填料的理论板数,FV为气速动能因子。填料的NTSM大,完成一定净化分离要求的填料高度就小;FV大,一定处理量下的塔径就小,故两者之积S大,则完成一定生产分离任务所需塔和填料的体积就小。但是,这里

     还要考虑所选填料的重量即填料的耗材成本,因为填料体积小不等于填料重量小,为此引入单位体积的比重量W′,即W′=W/S,W为填料比重量(kg/m3),W′愈小表明所需填料重量较小。但是,Billet在此并未考虑购置填料是以体积为单位计算的,而且每m3填料的费用即使材质相同亦有不小出入,为此应以比价格G[G=(单价/m3填料)/S]来衡量所选填料的经济性。从表2可见,BX丝网波纹填料的S最大,因为它分离能力和通过能力最优,故而选用BX填料所需体积最小,耗材最少。但由于它价格较贵,从G(均为不锈钢材质)看却稍逊于250Y板波填料。所以,以250Y为代表的板波填料能在国内外获得普遍认可并非偶然,因为在一定分离任务下选它是最经济的。

     3.3　分布器

     要保证填料塔的优良性能,填料本身的高性能固然重要,而与之匹配的塔内件尤其是液体和气体分布器也至关重要,否则,填料的高性能也不能充分发挥,特别对直径较大、填料层较低的塔,气体和液体分布的质量往往是填料塔改造成败的关键。另外,填料层中理论板数越多,液体分布质量对填料层效率的影响也愈大。图5[15]表示分布器质量对HETP(理论板当量高度)的影响。

     资料[12]和[16]对各种分布器和再分布器有较详尽的介绍。资料[15]中的第14篇给出了各种分布器性能的比较,这些是设计和选择分布器的主要依据。

     4　波环填料—乾隆帕克

     本公司开发的专利“波环填料”(乾隆帕克CHINAPAK)是一种在孔板波纹填料和金属环矩鞍填料基础上开发的新型规整填料,其结构示意图见图6[17]。它吸收板波填料规整和比表面积大的特点,又在板波上形成许多环状凸起,因而也具有金属环矩鞍的某些特点。

     由于板上不冲孔,而是具有反向波纹环,因此与孔板波纹填料相比,比表面积增加约8%～12%,板上的纵向开孔率提高40%。此填料的优点是传质比表面积大,气液流路优化,气液横向扩散力大大改善,这些都有利于提高传质效率,降低HETP。另外,在抗堵塞能力、填料刚性、压力降及处理能力诸方面亦优于孔板波纹填料。迄今,这种新型填料已在常压稳定塔、碱洗塔、铜洗塔、脱硫塔中得到成功应用,取得良好的经济效益。