塔板理论

2024-08-29

塔板理论（共4篇）

塔板理论篇1

0 引言

Excel具有很强的计算、绘图功能。尤其是在计算的过程中不需要编制程序,这给不擅长编程的人士带来了很大的方便。在此谨以计算苯-甲苯物系普通精馏塔的理论板数为例介绍用Excel绘图时任一回流比和任一进料热状况下用试差法解决某定点问题和对理论板数图示的问题。

1 在Excel里画气液平衡线和对角线

1)以x的数据为横坐标值,放在数据源的第一列上;绘制理论板数其他各线的数据为纵坐标值分别放在第二列及其后。将x以0.1为步长从0到1拉出序列(方法:第1行输入0,第2行输入0.1,选中这两个数据后如图1,将鼠标指向选区黑框右下角的“填充柄”成“+”状,下拉至该列某单元格出现1为止),在第二列第1个单元格(B2单元格)用气液相平衡关系式:y=αx/[1+(α-1)x]、第三列第1个单元格(此处略,后面均略)用等于第一列的关系式:=A1,分别确定这两列第1行单元格的数据,仍然用“填充柄”下拉的办法实现这两列其他数据的建立。

2)选中图2中的三列数据,利用图表向导中的“XY散点图”,点击“下一步”后逐一选择“主要网格线”和“次要网格线”并对刻度范围、字体大小、网格线颜色进行适度的调整便可以画出气液平衡线和对角线如图3。

2 画操作线,用试差法确定两操作线交点d的坐标值

1)对任一回流比R,用方程y=Rx/(R+1)+xD/(R+1)绘出精馏段操作线(下面简称精线),做法同气液平衡线。

2)用精线和q线交点d的(xd,yd)值和间接加热时提馏段操作线(下面简称提线)与对角线交点c的(xW,xW)值求得提线方程,即两点一线法。做法:

(1) 试差法确定d点(xd,yd)

将任一q值和已知xF数据代入方程y=qx/(q-1)-xF/(q-1)绘图,如图4。

在图上利用已经得到的q线与精线粗略估计交点的xd值,如图5xd估估值为0.422,将其置于数据源数据列合适位置“插入行”的第1列中,并求出其他各数据源的数据(第1列数据输入后按回车,个别未出结果的列选中有数据的上一行单元格拖拽“填充柄”即可),看q线与精线对应的yd值是否相等,不等时调整xd,直到基本相等时为止。

调整xd的方法:读取对应xd,估的精线和q线上的yd值,比较两个yd值的相对大小,如图6,yd,精>yd,q;向着>或

(2)两点一线式的求法:

根据(yd-xW)/(xd-xW)=k=(y-xW)/(x-xW),推出提馏段操作线方程y=kx-(k+1)xW。同上述方法算出提线后确认一下精、提、q三线是否均通过d点。如图9。

3 求理论板数及绘制梯级

1)用逐板计算法求理论板数:

为了方便求灵敏板位置,这里从两操作线交点d开始向塔顶、塔底两端产品组成方向求解精馏段和提馏段的理论板数。

(1)精馏段的理论板数:

由d点的xd用平衡线求出与其达平衡的yd*,即yd*=αx/[1+(α-1)x];再将精馏段操作线方程改成x=[y(R+1)-xD]/R,逐次使用平衡式、精线式计算到x值>=xD为止。

(2)提馏段的理论板数:

由d点的yd向平衡线求出与其达平衡的xd*,即xd*=y/[α-(α-1)y];再将提馏段操作线方程y=k-x-(k+1)xW轮流计算到x值<=xW为止。

2)绘制梯级

(1)根据Excel绘图需要,把上面逐板计算求得的数据按照一个点用一对数据表示和两点一线的关系重新整理,如图10。注意:计算的时候精馏段从xd=0.42381计算yd*= 0.647744,画图的时候要用(xd,yd)和(xd,yd*)表示离开d点的第一条线段,所以从右面两列数据可以看到添加了yd=0.542858和大部分数值是要重复两次的(这些数据可以从前面计算的结果中通过“复制”-“选择性粘贴”-“数值”-“确定”得到)。

(2)选中图表区,点右键,在如图11弹出来的对话框中选择“数据源”;在“系列”标签里点击“添加”,在右面的条形框里分别按框前面的要求填上精馏段的名称、x和y数据,如图12;用同样的办法添加提馏段的数据,然后“确定”。此时得到的梯级是一些弯曲的折线;选中弯曲折线,点右键,在弹出来的对话框中选择“图表类型”,如图13;如图14 所示把平滑曲线改成折点曲线并“确定”。即可得到直角梯级。

上述数据源相关的公式如下:

B2单元格:=A$16*A2/(1+(A$16-1)*A2);

(插入行后自动成为,其他列**亦此)=A$17*A2/(1+(A$17-1)*A2)

C2单元格:=A2

D2单元格:=B$16/(B$16+1)*A2+A$19/(B$16+1) **

E6单元格:=C$16/(C$16-1)*A6-B$19/(C$16-1) **

F2单元格:=A$23*A2-A$23*C$20+C$20

A23单元格:=(D$7-C$20)/(A$7-C$20)

E16单元格:=A$17*D16/(1+(A$17-1)*D16)

E17单元格:=(E16*(B$17+1)-A$20)/B$17

E27单元格:=D27/(A$17-(A$17-1)*D27)

D28单元格:=A$23*E27-A$23*C$20+C$20

4 结论

灵活运用Excel的函数、图表功能,可以使试差计算过程程序化,有效地减少计算时间和出错几率,可以方便的调节计算参数,还很容易生成图形,对试差结果进行可视化的对比。用该方法计算和做图的效率和正确率是手工做法无法比拟的。

塔板理论篇2

关键词：氢化松节油,精馏,理论塔板数,逐板计算

氢化松节油由松节油经催化加氢反应而制得,其主要成分为蒎烷和未反应完全的α-蒎烯[1],二者约占组成的质量分数91%左右,另外还有少量的对孟烷、对伞花烃和长叶烯。蒎烷是一种具有温和松针样气息的透明状液体[2],经氧化、还原及裂解等反应可制备芳樟醇。芳樟醇是重要的香料,同时也可用于制备乙酸芳樟酯和用作制药工业维生素E的中间体,此外蒎烷也可直接裂解得到二氢月桂烯醇、香茅醇、玫瑰醚、阿弗曼及玫瑰麝香等萜烯类香料产品。因此,从氢化松节油中精馏分离蒎烷有着重要的工业价值。由于氢化松节油各组分的分子结构、大小和分子间作用力有差异,不符合理想溶液的条件,需采用非理想溶液的活度系数模型对氢化松节油体系精馏理论塔板数进行逐板计算,但这方面的研究尚未发现有文献报道。本文采用Wilson活度系数模型,在全回流近似法物料衡算的基础上,对氢化松节油体系的常压精馏进行逐板计算,确定了分离蒎烷所需的理论塔板数。

1 精馏计算模型

氢化松节油是一萜烯体系,属非缔合体系。在常压或低压下,根据热力学原理,对于非缔合体系汽相可近似为理想气体混合物,液相为非理想溶液,汽液相平衡关系为:Pyi=psirixi,精馏计算中常表达为:yi=Kixi;相平衡常数[3]为undefined,式中饱和蒸汽压pundefined由Antoine方程计算,活度系数γi采用Wilson模型进行关联。

1.1 Antoine方程

蒎烷、蒎烯、长叶烯和对伞花烃饱和蒸汽压可由Antoine方程计算undefined,各组分的Antoine方程参数见表1。

1.2 活度系数模型

在精馏的设计计算中,活度系数γi一般采用普适性较广泛、形式简单而且对互溶体系有很好预测效果的Wilson模型[8]进行计算。Wilson模型的能量参数(g12-g22)和(g21-g11)由二元汽液平衡数据拟合获得,并以汽相组成误差的平方和作为目标函数,即:

undefined

在计算机上用单纯形法[9]进行优化得到每个组分Wilson方程的一对能量参数。蒎烷—α-蒎烯—长叶烯体系的汽液平衡数据测定与Wilson活度系数模型的关联见文献[10],各组分的Wilson活度系数模型能量参数(g12-g22)和(g21-g11)见表2。

2 原料组成与精馏流程

2.1 原料组成

氢化松节油由实验室自制。以购自广西高峰林场松脂厂的松节油为原料,雷尼镍为催化剂,在160～200 ℃,5～8 MPa下,反应2 h制得氢化松节油。体系中主要成分在101.3 kPa下的沸点[11]和原料的组成见表3。

2.2 精馏流程

由于对孟烷与蒎烷的沸点相差很小,而且含量不多,把它归入蒎烷作为一个组分近似处理;沸点在对伞花烃和长叶烯间的极少量其它组分,因沸点更接近对伞花烃亦将其归入对伞花烃作为一个组分近似处理。精馏要求分离出蒎烷和蒎烯,根据各组分沸点及能量消耗最小原则[11],选择精馏流程方案见图1。

图1 氢化松节油精馏流程

3 精馏理论板数的确定

采用逐板法计算精馏理论塔板数。根据给定的分离要求,进行全回流近似法[12]物料衡算,在此基础上交替使用相平衡方程与操作线方程对精馏塔进行逐板计算,试算得到每块板的泡点温度的同时,可得到精馏段、提馏段的理论板数并确定出进料位置。其中,相平衡方程中的相平衡常数由前述的低压非理想溶液的相平衡关系确定,体系中的对伞花烃为非极性物质,其活度系数可近似作为1处理;塔板压降按塔顶压力为1 MPa,从上往下每10块板增加0.1 MPa,即每块板压降约为0.01 MPa估算。

3.1 塔-1的逐板计算

进料量为100 kmol·h-1,轻关键组分蒎烯在塔顶的回收率为99.0%,重关键组分蒎烷在塔底的回收率为99.5%,重组分为对伞花烃、长叶烯。

3.1.1 计算步骤

(1) 根据已知的进料量、进料组成及分离要求,用全塔物料衡算方法,估算出塔顶、塔底产品的物料分布。

(2) 计算最小回流比,选定适宜回流比R,并由恒摩尔流假定和加料热状态q=1,计算塔内精馏段和提馏段的汽液相流量为(L,V,undefined,undefined),由恩德伍德公式求取最小回流比Rmin,则

R=BRmin(塔-1 B=1.58,塔-2 B=1.98)

(3) 求出各组分的操作方程,即

精馏段undefined

提馏段undefined

(4) 用相平衡关系计算离开同一塔板的汽液相组成,如:

yi(m)=Kixi(m)

(5) 交替使用操作线方程和相平衡关系式从塔底往上逐板计算。

3.1.2 计算框图

逐板法计算精馏理论塔板数框图见图2。

以上计算由VB编程完成。

3.1.3 计算结果

逐板计算得到塔-1的汽、液相组成、温度分布如表4,第1块板为塔釜。

其中,由塔釜往上数第30块板为进料板。

3.2 塔-2的逐板计算

轻关键组分蒎烷在塔顶的回收率为98.9%,重关键组分对伞花烃在塔底的回收率为99.5%,轻组分为α-蒎烯,重组分为长叶烯。逐板计算过程与具体框图同塔-1,经逐板计算得到塔-2的汽、液相组成、温度分布,第1块板为塔釜,结果如表5。

其中,由塔釜往上数第8块板为进料板。

4 结论

(1) 在非理想溶液汽液相平衡关系的基础上,使用Wilson活度系数模型表达相平衡常数对氢化松节油体系进行逐板计算,确定了精馏塔的理论塔板数。

(2) 给定蒎烯的回收率99.0%,蒎烷的回收率98.9%的分离要求下,氢化松节油体系需用2个塔完成,对其进行逐板计算,塔-1的理论塔板数为58块,塔-2的理论塔板数为22块。

符号说明

P:系统总压,kPa

A,B,C:Antoine方程参数

x,y:液相,汽相摩尔分率

γ:活度系数

undefined,undefined:提取段液相,汽相流率,kmol·h-1

(g12-g22),(g21-g11):Wilson方程的能量参数,J·mol-1

R:回流比

Φ:回收率

L,V:精馏段液相,汽相流率,kmol·h-1

PS:饱和蒸汽压,kPa

K:相平衡常数

下标类:

i:组分

m:从塔顶往下计的塔板序号

D,W:塔顶,塔底产品流率,kmol·h-1

参考文献

[1]王琳琳,陈小鹏,张淑琼.气相色谱法定性定量分析氢化松节油[J].林产化学与工业,2000,20(2):50-54.

[2]赵振东,孙震,刘先章.松节油的精细化学利用(Ⅱ)[J].林产化工通讯,2001,35(2):41-46.

[3]刘家祺.分离过程[M].北京:化学工业出版社,2002.630.

[4]祝远姣,陈小鹏,王琳琳,等.蒎烷饱和蒸汽压的测定与关联[J].高校化学工程学报,2003,17(5):564-567.

[5]王琳琳,陈小鹏,韦小杰,等.氢化松节油体系汽液相平衡数据的测定与关联[J].化学工程,2003,31(2):71-74.

[6]姚允斌,解涛,高英敏.物理化学手册[M].上海:科学技术出版社,1985.36.

[7]祝远姣,王琳琳,陈小鹏,等.长叶烯饱和蒸汽压的估算[J].广西大学学报(自然科学版),2003,28(1):77-80.

[8]Stanley M.Walas.Phase Equilibrium in Chemical Engi-neering.Butterworth Publishers.1985.192-201.

[9]万耀青.最优化计算方法常用程序汇编[M].北京:工人出版社,1993.129-135.

[10]陈小鹏,祝远姣,王琳琳,等.蒎烷—α-蒎烯—长叶烯体系常压汽液平衡[J].广西大学学报(自然科学版),2003,28(3):194-198.

[11]南京林产工业学院.林产化学工业手册(上册)[M].北京:中国林业出版社,1980.133-163.

塔板理论篇3

关键词：汽油加氢装置,脱碳五塔,组合导向浮阀塔板

当产品市场的需求量扩大或产品的规格改变, 而原装置又不能满足这一变化的要求时, 就需要对原装置进行改造。一般来说, 对于机泵和换热器等, 其改造可通过简单地增减台数来完成, 而精馏塔则因设备庞大, 费用昂贵, 不能简单地靠新建一座来解决, 总希望对老塔进行适当的改造来解决问题。

一、脱碳五塔改造方案简述

增加塔的处理能力的常用办法有:

1、改变塔设备内件;

2、因地制宜地改造流程;

3、提高塔的操作压力。

此外靠增加塔板来减小回流比, 也能起到增产作用。

汽油加氢装置改造, 裂解汽油的处理能力将达到65吨/小时, 这就需要对原脱碳五塔进行改造, 而增加脱碳五塔的处理能力则采用了改变塔设备内件的方法来达到。原来脱碳五塔采用的浮阀为F1型浮阀, 为满足扩能要求, 采用新型的组合导向浮阀塔盘来代替原来的浮阀塔盘, 保证在原塔板数及塔高不变的情况下, 只更新塔盘即可达到分离要求。

二、导向浮阀与F1型浮阀的比较

1、F1型浮阀存在的问题

脱碳五塔原来采用的是F1型浮阀, 但通过运行发现, F1型浮阀有以下缺点:

(1) 塔板上液面梯度较大, 使气体在液体流动方向上分布不均, 在塔板的进口端易产生过量的泄露, 使塔板效率降低;

(2) F1型浮阀为圆形, 从阀孔出来的气体向周围吹出, 使塔板上的液体返混程度较大;

(3) 在塔板两侧的弓形部位存在液体滞止区, 在滞止区内, 液体无主动流动, 通过滞止区的气体几乎无组成变化;

(4) 在操作中, 由于F1型浮阀转动, 浮阀和阀孔容易被磨损, 造成浮阀脱落。

2、组合导向浮阀塔盘的特点

组合导向浮阀塔盘是一种新型塔盘, 它保留了一般浮阀塔盘的优点, 具有良好的流体力学和传质性能。组合导向浮阀塔板与F1型浮阀塔板相比, 处理能力可提高20%～30%, 塔板效率提高10%～20%, 塔板压降减少20%左右, 用组合导向浮阀塔板代替F1浮阀塔板, 可获得显著的经济效益。

组合导向浮阀塔板吸取了条阀和导向筛板的各自特点, 形成了一种创新的组合条阀。它由矩形导向浮阀和梯形导向浮阀按适当的配比组合而成。组合导向浮阀塔盘保留了F1型浮阀塔盘上的优点, 克服F1型浮阀塔盘上的不足, 和F1型浮阀相比其主要优点有:

(1) 塔板上配有矩形和梯形导向浮阀, 浮阀上设有导向孔, 导向孔的开口方向与塔板上的液流方向一致。在操作中, 从导向孔喷出的少量气体推动塔盘上的液体流动, 从而可明显减少甚至完全消除塔盘上的液面梯度;

(2) 浮阀在操作中不转动, 浮阀无磨损, 不脱落;

(3) 根据液流强度的大小或液体流路长短适当调节梯形浮阀和矩形浮阀的配比;

(4) 导向浮阀两端设有阀腿, 在操作中气体从浮阀两侧流出, 气体流出的方向垂直于塔盘上的液体流动方向。因此, 导向浮阀塔盘上的液体返混是很小的;

(5) 塔盘上的梯形导向浮阀适当排布在塔盘两侧的弓形区内, 以加速该区域的液体流动, 从而可消除塔盘上的液体滞止区。

3、结构示意图

三、改造方案

脱碳五塔塔径、塔板数及塔板间距均不变, 利用原来的塔圈以及焊接件, 为了适应脱碳五塔高负荷的需要, 将原来的F1浮阀塔盘更换为组合导向浮阀塔盘, 改造后该塔的处理能力由原来的45t/h提高到65t/h。

1、组合导向浮阀塔板结构参数

改造后的组合导向浮阀塔板设计结构参数见表1

1#为脱碳五塔1～26层塔板两侧降液塔板, 即1-26层塔盘的偶数降液塔盘, 2#为1～26层塔板中间降液塔板, 即1-26层塔盘的奇数降液塔盘, 3#为27～50层塔板两侧降液塔板, 即27-50层塔盘的偶数降液塔盘, 4#为27～50层塔板中间降液塔板, 即27-50层塔盘的奇数降液塔盘。

2、改造前后塔盘开孔率对比

计算过程:

(1) F1浮阀塔盘开孔率计算

1-26层中间和两侧降液塔盘每层塔盘浮阀数均为524个, 27-50层中间和降液塔盘每层塔盘浮阀数均为768个。

1#即脱碳五塔1-26层塔盘两侧降液塔盘开孔率计算:

式中 d h—阀孔直径，cm

D—塔内径, cm

N—塔盘数量

2#即脱碳五塔1-26层塔盘中间降液塔盘开孔率计算:

3#即脱碳五塔27-50层塔盘两侧降液塔盘开孔率计算:

4#即脱碳五塔27-50层塔盘中间降液塔盘开孔率计算:

(2) 组合导向浮阀塔盘开孔率计算

1#:升气孔总面积为5316.48cm2

塔截面积为80384 cm2

开孔率=5316.48/80384=6.61%

同理

2#:开孔率=升气孔总面积/塔截面积=5316.48/80384=6.61%

3#:开孔率=升气孔总面积/塔截面积=7113.6/80384=8.85%

4#:开孔率=升气孔总面积/塔截面积=7113.6/80384=8.85%

四、水力学数据

脱碳五塔各段的水力学数据见表3, 相对应的塔板负荷性能图见图5-8。

从表 3，图 5-8 可以看出，脱碳五塔设计点位于负荷性能图的正常范围内，能够满足改造要求。

五、改造结果

在满负荷运行状况下, 装置运行稳定, 产品合格送出, 这时的数据具有普遍性。表4为改造前后实际操作参数对比, 1-5为改造前满负荷 (45t/h) 下的实际操作参数, 6-10为改造后满负荷 (65t/h) 下的实际操作参数。

由表4可以看出, 脱碳五塔在进行改造以后, 处理能力有很大程度的提高, 而各个控制参数和改造前相比变化不大, 由此可以看出, 脱碳五塔扩大处理能力的改造是很成功的。

六、结论

1、导向浮阀和F1型浮阀相比, 保留了F1型浮阀塔盘上的优点, 克服F1型浮阀塔盘上的不足, 具有更加良好的流体力学和传质性能。

2、导向浮阀塔盘由矩形导向浮阀和梯形导向浮阀按适当的配比组合而成, 具有更广的操作范围和更好的操作性能。

3、新更换的导向浮阀塔板开孔率没有原来的F1浮阀塔板, 但处理能力增大, 可见导向浮阀塔板的塔板效率要远远高于原浮阀塔板。

塔板理论篇4

1 合成塔内部气液相流动状态

传统尿素合成塔是一个直立圆筒型的高压容器。塔内安装有一定数量的筛板。塔的下部有两个进料管, 一个是CO2气体进口, 一个是液氨进口。物料在高温高压下进行混合并反应生成尿素, 未反应的气相通过筛板上的小孔至上一层塔板, 液相经筛板与内筒壁之间的环形通路升至上一层塔板, 继续与气相混合反应。在合成塔的最上部, 反应生成的尿素浓度最大, 并与其他未反应物和水通过中心溢流管进入汽提塔。物料返混是降低CO2转化率的一个重要因素。在尿素合成塔中安装筛板的目的就是防止物料返混。要完全避免物料返混是几乎不可能的。要提高CO2转化率, 就要充分利用合成塔的有效反应空间, 控制物料返混。

斯塔米卡邦公司在对传统筛板塔板的模拟实验中发现:常规设计的筛板合成塔内, 所有液体通过合成塔和塔板之间的环缝隙, 部分液体将形成沟流而直接升至上一格内, 以致该股液体在合成塔内的停留时间减少, 而部分液体亦可经塔板漏回到下一格内, 从而形成了返混。这样, 使得高浓度的尿素进入低浓度尿素的区域内, 如图1所示。根据反应动力学, 增加生成物的浓度, 会抑制化学反应的速度, 最终导致合成转化率的降低。

另外, 在合成塔传统筛板中的气相流动是脉动流状态。即气体在每一块塔板下聚集, 形成很大的气相层后, 气体才突然通过塔板。因此导致气相停留时间过长, 液相停留时间相对较短, 气液接触面大大减小。其次, 由于密度差产生的涡流不能达到塔内气泡群中心, 涡流内部的速度很慢, 涡流越大, 低速区也越大, 导致混合效果差。生成尿素的平衡转化率与时间的对应关系如表1所示。可以看出, 尿素合成反应最少需要40-50min才能接近平衡。反应时间不够, 则转化率明显下降。在实际生产中, 由于物料在反应器内达不到理论的停留时间, 而且反应器内气液相也不是均匀地通过每一块筛板, 导致气液的传质效果达不到最佳状态, 对CO2转化率的影响较大。

提高CO2转化率途径基本上有两个:一是增加合成塔的物料停留时间, 改善流动状况, 如增加塔板数, 减少塔板间的压力降等;二是降低物料的返混程度, 如减少塔板与内壁的环隙、改变塔板性能, 以提高合成塔塔板的单位生产强度。

2 国内部分厂家尿素装置高效合成塔塔板应用情况

2.1 锦西天然气化工厂

该厂尿素合成塔更换了原有10块塔板, 并在底部增加5块塔板, 使塔底空间由15m下降至3.7m, 减少了返混空间。同时, 在新增塔板的下部增加60mm高的围堰, 以保证塔板下部气相层稳定, 防止气相走短路。改造后, CO2转化率由61.42%提高到63.21%;汽提塔顶、底温差加大, 汽提效率有所提高;减少了中、低压放空量, 节省了蒸汽用量。

2.2 云南天然气化肥厂

1994年尿素合成塔改造, 采用了瑞士凯萨利公司的倒U型高效塔板。在合成塔底部更换了原有的3层塔板, 并在合成塔的底部原有剩余空间内加装了3层塔板, 使合成塔板的数目增加到11块, 其中新型塔板有6层。通过这些措施, 使合成塔内液相停留时间延长, 气液混合传质的效果提升明显。改造后, CO2转化率由原来的59%提高到61%, 最高可达64%;汽提效率由原来的77.3%提高到80.5%;吨尿素蒸汽消耗较原来降低了130-140kg。经过改造后的尿素合成系统, 运行状况十分稳定, 消耗较原来降低。

2.3 大庆石化公司化肥厂

该厂采用的尿素合成塔塔板是由五环工程公司设计的新型塔板, 如图2所示。上升的液体沿槽向流经上一个塔板, 可将沟流降至最小程度。通过对塔板上气液分布系统的改造, 将使所有塔板间隔内的拦截气体与液体的高度在每一塔板的压力降范围内基本平衡, 将返混降至很低的程度。

经考核, 合成塔转化率提高了1.78%, 气提效率提高了1.36%, 吨尿素可降低蒸汽37kg消耗, 生产负荷相应得到提高, 尾气排放量也有所降低。

2.4 四川天华股份有限公司

该厂尿素合成塔采用的是由浙江工业大学研究开发的新型高效塔板, 形状呈倒V型, 称之为波浪型塔板, 如图3所示。该塔板开有两种孔, 平板处开的是大孔供液体流动, 斜面上开的小孔是供气体流动的通道。使气液能够有效分离, 并获得很好的再混合效果, 增加气液相的接触面。

改造后, 合成塔CO2转化率由原来的59.16%提高到了61.60%。吨尿素蒸汽消耗在原有的基础上降低了约69kg。装置的生产能力最高可达109%, 实现了系统的增产和节能。

3 富岛一期尿素合成塔高效塔板应用情况

富岛一期尿素合成塔原设计和其他同类型厂的合成塔结构基本相同, 不同点在于合成塔的塔板数、塔板间距、开孔数以及系统工艺操作条件的控制。

2004年年底, 富岛一期尿素合成塔的塔板更新改造为卡萨利高效塔板, 更换原有全部12块塔板并利用下部空间增加了2块塔板, 共计14块塔板。经过对塔板应用效果进行监测评价, CO2转化率由改造前的57.53%提高到60.24%, 增加了2.71%。应用效果如表3所示。

4 结束语

通过应用高效尿素合成塔塔板, 提高了CO2转化率, 对尿素装置生产能力的进一步提高和蒸汽消耗的降低具有较明显的效果, 取得了较好的经济效益。

摘要：文章探讨了尿素合成塔内部气液相的流动状态, 分析利用尿素装置高效合成塔塔板提高CO2转化率。希望可以为相关的工作人员提供帮助与参考。