空分设备筛板下塔操作弹性

　　前 言

　　通常空分设备的下塔采用规整筛板塔,上塔和氩塔采用规整填料塔,这种组合从能耗和制造成本综合考虑,是较为合理的方案。目前, 1000 m3/h以上带制氩系统的空分设备基本上采用此种组合,不带制氩系统的3000 m3/h以上空分设备一般也采用这种组合。

　　一般情况下,制造厂家在设计下塔时按-30%~+5%的操作弹性进行校核,但最终制造的下塔操作弹性究竟为多少却没有具体数据作为衡量,而用户所关心的是下塔的实际操作范围,经常会有用户咨询空分设备运行的操作弹性。其实,制造厂家根据塔的实际结构完全可以计算出实际的操作弹性范围。

　　1 筛板塔简介

　　筛板塔是用于气)液或液)液系统的分级接触传质设备,由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。只要筛板塔设计合理、操作得当,筛板塔不仅可稳定运行,而且操作弹性系数可达2~3,能满足生产要求。自20世纪50年代开始,筛板塔一直是世界各国广泛应用的塔型。生产实践表明,与其他结构的塔器相比,筛板塔的生产能力大,板效率高,单板压降低,造价低。

　　筛板塔塔板的气体通道最简单,只是在塔板上均匀地开设许多小孔(通称筛孔),气体穿过筛孔上升并分散到液层中。塔板上的液层高度在很大程度上由溢流堰高度决定,对于大型塔板,为保证液流均布,在塔板的进口端设置进口堰。降液管中必须有足够的空间,让液体有所需的停留时间。

　　筛板塔的操作弹性是指蒸馏塔能够在一定的分离效果下,维持正常操作的范围,多为上升气体速度的最大允许值(上升蒸汽的雾沫夹带量不超过蒸汽流量的10%)到最小允许值(塔板上液体的泄漏量不超过液体流量的10%)负荷下限为止的一个有效范围内。各种塔板只有在一定的气液流量范围内操作,才能保证气液两相有效接触,从而得到较好的传质效果。

　　2 空分设备中筛板下塔的操作弹性计算

　　现以12000 m3/h空分设备为例来确定下塔尺寸(筛孔间距取3125 mm,筛孔直径取111 mm,采用双溢流结构),并计算其操作弹性。操作压力0156 MPa (A),操作温度9514 K,设计点实际气体流量取301416 m3/h,设计点实际液体流量取57107 m3/h,实际塔板数取58块。

　　各种塔径下12000 m3/h空分设备下塔的一些关键技术指标见表1。

　　3 结 论

　　(1)由表1可知,直径为2100 mm塔的设计点基本上达到装置的最大负荷;

　　(2)直径为3000 mm塔的设计点基本上达到装置的最小负荷;

　　(3)直径2100 mm到3000 mm的塔均能满足12000 m3/h空分设备的要求;

　　(4)按照常规要求负荷范围为-30%~+5%,负荷上限与负荷下限的比值应该为115,而表1中的比值在117~21408之间,可见实际的塔尺寸要比常规要求的大;