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1、北京化工大学传质与分离研究中心,报告人：李群生教授,高效导向筛板及BH新型填料的研究开发与应用,2,北京化工大学传质与分离研究中心,报告主要内容,一、简介,化工分离过程是化工生产中的重要组成部分；混合物的分离设备在化工工业中占有重要地位；分离设备性能的优劣、技术水平的高低将直接影响产品的产量、质量、回收率及经济效益等；塔设备是炼油化工生产的核心设备之一，还广泛应用于化肥、制药、环保等行业的物质分离。,北京化工大学传质与分离研究中心,一、简介,如何引进先进技术、采用最佳生产方法、合理利用能量、消除生产中的瓶颈、充分利用现有设备的潜力、提高分离过程的效率、达到节能降耗的目的是当今形势下提高企业竞争
2、力的有效方法。,二、高效导向筛板的原理及特点,传统塔板上有较大的液面梯度，液流不畅，存在着非活化区、液相返混，容易堵塔、液泛，通量小、效率低的缺点。,传统塔板的不足之处,北京化工大学传质与分离研究中心,二、高效导向筛板的原理及特点,高效导向筛板,传统塔板,高效导向筛板的设计思路,北京化工大学传质与分离研究中心,二、高效导向筛板的原理及特点,高效导向筛板的结构,高效导向筛板的工作原理图,北京化工大学传质与分离研究中心,二、高效导向筛板的原理及特点,高效导向筛板的特点,生产能力大：克服了液流上游存在的非活化区，使得气流通道增加了1/3以上；消除了液面梯度，使得气液接触均匀；通过鼓泡促进器塔板进口区
3、的液层厚度变薄了，形成了一个易于被气体突破的薄弱部分，使液体一进入塔板就被活化，造成整个塔板鼓泡的有利条件，同时有效地减小塔板压力降。,北京化工大学传质与分离研究中心,二、高效导向筛板的原理及特点,效率高：由于克服了非活化区，使得塔板上鼓泡区域增加，增加了气液传质机会；液相返混是影响塔板效率的最重要的因素之一，高效导向筛板很好地克服了液相返混；消除了液面梯度，降低了漏液量和雾沫夹带。,北京化工大学传质与分离研究中心,二、高效导向筛板的原理及特点,高效导向筛板特点,抗堵能力强从导向孔中喷出的气体推动物料在塔板上水平前进，强化液体在塔板上的流动，对粘性物料，可以多设置导向孔。对发酵醪的蒸馏、聚合物
4、与单体的分离等等也有其独到之处。,北京化工大学传质与分离研究中心,二、高效导向筛板的原理及特点,高效导向筛板特点,压降低：与泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板等相比，高效导向筛板的压降比筛板塔板的还低10左右。,结构简单、维修方便 高效导向筛板只是在钢板上开些筛孔和导向孔，而无其它组件，因此其结构简单、重量较轻，这样其拆装和维修非常方便。,北京化工大学传质与分离研究中心,三、BH型填料的结构和特点,传统波纹填料的结构示意图,缺点液体顺着波纹方向流动液体流向几乎没有变化液膜更新速率很低气液相接触局限在液膜表面气液接触面积有限传质效率不高,北京化工大学传质与分离研究中心,三、BH型填料的结构和特点,充分
5、研究了填料塔内流体传质机理，结合X型填料和Y型填料的特点，研究开发了BH型高效填料,BH高效填料网纹结构,BH高效填料的实物图,北京化工大学传质与分离研究中心,三、BH型填料的结构和特点,BH型新型高效填料的特点：1、结构对性能的影响填料波纹线呈折线式变化，液膜在波纹线折线交点处流向发生变化，流动的液膜发生扰动，气体向上流动时，亦发生同样情况；流体层流底层和流动边界层减薄，传质阻力减小，并且在拐点处由于流体流向发生变化，增加了液膜表面更新的机会，提高了扩散速率，强化了气液传质过程。,北京化工大学传质与分离研究中心,三、BH型填料的结构和特点,BH型新型高效填料的特点：2、表面处理对性能的影响填
6、料表面经过特殊的物理和化学处理，液体在其表面润湿能力增强，成膜性更好；单位体积内液膜面积大为增加，汽液有效传质面积增大，能大大强化汽液接触，提高填料的分离效率。,北京化工大学传质与分离研究中心,四、工业应用实例,高效导向筛板和BH型填料等已成功地应用于化工、化纤、石化、化肥、制药、精细化工、酒精、环保等行业，为各企业节能、降耗、增产、环保提供了重要手段。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.1 高效导向筛板的应用（1）聚合一塔的技术改造存在问题：在聚乙烯醇生产的聚合工段，聚合一塔原来采用泡罩塔板，物料在板上流动阻力大，常造成液泛、堵塔等生产事故解决方案：用高效导向筛板替换原泡罩塔板，塔体、塔内
7、支承件均不动。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.1 高效导向筛板的应用（1）聚合一塔的技术改造,改造前后聚合一塔分离效果对比,北京化工大学传质与分离研究中心,4.1 高效导向筛板的应用（1）聚合一塔的技术改造,塔顶醋酸乙烯含量由50%提高到60%，减少负荷与能耗；塔釜VAC含量由0.26%降低到0.020.03%，VAC吹出率达99.8599.9%，大大提高了VAC的回收率聚合一塔的回流比由1.3降为0.7，降低了45%，节能36%；聚合工段VAC处理量由5400L/h增加到8200L/h，产能增大了50%；每年增加效益约321万元，改造的投资回收期不到一个月；,北京化工大学传质与分离研究
8、中心,4.1 高效导向筛板的应用（2）甲醇精馏塔技术改造,存在问题：在聚乙烯醇生产过程中，聚合三塔主要是将甲醇与水分离。原设计为孔径为4mm的筛板塔，再生产过程中常出现堵塔、液泛现象。生产要求将原来投入回收三塔的物料也送入聚合三塔中，塔的处理量由原来的3000 kg/h提高到8100 kg/h，扩产170%。解决方案：采用新型高效导向筛板替代原筛板塔板。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.1 高效导向筛板的应用（2）甲醇精馏塔技术改造,北京化工大学传质与分离研究中心,表3技改前后技术指标对比,技改前后技术指标对比,4.1 高效导向筛板的应用（2）甲醇精馏塔技术改造,塔的处理量由原来的3000
9、 kg/h提高到8100 kg/h，扩产170%。；回流比由原来的4.25降低至1.8左右，大大减低了能耗；塔顶甲醇含量由原来的99.5%提高到99.9%，塔釜甲醇含量由原来的0.05%降至0.01%，提高了甲醇的回收率；,北京化工大学传质与分离研究中心,4.1 高效导向筛板的应用（3）醋酸甲酯精馏塔中的应用,存在问题：聚乙烯醇生产过程中，回收一塔主要是将醋酸甲酯与甲醇、水进行分离。原设计为浮阀塔，易液泛、效率低、生产能力小，成为制约生产的瓶颈问题。解决方案：采用高效导向筛板替代原来的浮阀塔板。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.1 高效导向筛板的应用（3）醋酸甲酯精馏塔中的应用,改造后生产
10、能力扩大50%左右；回流比由2.5降至1.5左右，压降由0.03MPa将为0.0150.02MPa。塔顶醋酸甲酯含量达到76.5%，塔釜醋酸甲酯含量要求0.28%，实际运行达到0.05%，比要求指标低了75%以上，提高了醋酸甲酯的回收率，并减轻了后续工段甲醇精馏的压力。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.2 BH型新型填料的应用（1）甲醇精馏的应用,北京化工大学传质与分离研究中心,选用双塔精馏工艺流程，进行老塔改造，将原有的1600mm 斜口式塔改造成1000mm的填料塔。由于新塔效率提高，回流比由原来的1.8减少至1.4，塔釜甲醇含量由0.7%降至0.05%。通过此次技术改造将每年节约冷却
11、水费用41.8万元，节约水蒸气费用82.9万元，减少甲醇消耗费用11.8万元，以上共计折合经济效益约136.5万元，而设备改造的投资成本为32.5万元，投资回收期79天。,4.2 BH型新型填料的应用（2）强化化工精馏技术,在醋酸乙烯生产过程中，精馏四塔是将主产物醋酸乙烯与副产物醋酸甲酯进行分离，将后者从系统中除去。运用BH型高效填料对精馏四塔进行改造，改造后达到塔顶醋酸乙烯5%，塔底醋酸甲酯3%的分离指标。此前，国内外最好的指标为塔顶醋酸乙烯10%，塔底醋酸甲酯5%。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.2 BH型新型填料的应用（2）强化化工精馏技术,北京化工大学传质与分离研究中心,表3技改
12、前后技术指标对比,精馏四塔技改前后的技术指标,4.2 BH型新型填料的应用（2）强化化工精馏技术,北京化工大学传质与分离研究中心,回流比由20降为1416，节能30%，每年可节省蒸气约2500t；节能的同时也节省了冷却水，每年可节省75kt；塔顶排放的VAC含量由原来的18%降为4%，每年可节省190.4t；塔釜MeOAC含量降低，减少了其在聚合釜内生成乙醛，丁烯醛的机会，提高了聚乙烯醇产品的质量。,4.2 BH型新型填料的应用（3）尾气回收的利用,北京某化工厂位于市区，醇解车间干燥后得到产品，但是干燥后的尾气中含有的甲醇、醋酸甲酯等化学物质含量高达4-6%，其排放对空气质量有很大影响。在具体
13、实施该塔的技术改造中，采用研发的BH高效填料进行技术改造。,北京化工大学传质与分离研究中心,4.2 BH型新型填料的应用（3）尾气回收的利用,经济效益：893.24万元/年设备投资：80万元投资回收期：31天,技改效果,北京化工大学传质与分离研究中心,4.2 BH型新型填料的应用（4）制药废液溶剂回收处理,某制药厂生产中废溶剂含有大量的丙酮、乙醇、水等，需要回收处理。由于水的表面张力大，采用传统的填料进行分离时，难以提高分离效率,大幅度降低排放到废水有害物质浓度；提高排放水的质量；降低环境污染；提高产品产量和质量；可带来年增经济效益上百万元。,BH型新型填料,北京化工大学传质与分离研究中心,结束语,（1）高效导向筛板有效地改善了气液两相在塔板上的分布，具有生产能力大、效率高等优点，尤其适用于高粘度、易自聚、含固体颗粒等特殊物系的精馏；（2）BH型填料由于其特殊的波纹结构和表面处理技术，提高了气液表面的更新速率，强化了分离过程；（3）在实际应用中，两者都可以节省大量的蒸汽和冷凝水，降低回流比，减少能耗，取得了显著的经济效益和社会效益。,北京化工大学传质与分离研究中心,李群生 北京化工大学传质与分离工程研究中心北京市北三环东路15号北京化工大学168号信箱 010-64449695,谢谢各位！,北京化工大学传质与分离研究中心,
