板式塔与填料塔在炼油中的应用及成本分析
【2019年整理】板式塔与填料塔
安装检修
材质 造价
较易
常用金属材料 大直径时较低
较难
金属及非金属材料均可 新型填料投资较大
新型填料及规整填料塔竞争力较强。
塔型选择
塔径在0.6~0.7米以上的塔，过去一般优先选用板式塔。
随着低压降高效率轻材质填料的开发，大塔也开始采用各种 新型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。
塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标： (1) 生产能力 即为单位时间单位塔截面上的处理量；
浮阀塔板的流体力学性能 浮阀塔板上的气、液流程 浮阀塔板的板面结构： 鼓泡区（有效区、开孔区） 降液管区 受液盘区 液体安定区 边缘区 溢流堰
塔板 塔身 溢流堰板 降液管 安定区 受液盘区 鼓 泡 区
受液盘
降液管区
液体从上一塔板的降液管流入板面上的受液盘区，经进口安 定区进入鼓泡区与浮阀吹出的气体进行质、热交换后，再由 溢流堰溢出进入降液管流入下一塔板。
浮阀塔板（ Valve Tray）
自1950 年代问世后，很快在石油、化工行业得到推广，至今 仍为应用最广的一种塔板。
结构：以泡罩塔板和筛孔塔板为基础基础。有多种浮阀形式， 但基本结构特点相似，即在塔板上按一定的排列开若干孔， 孔的上方安置可以在孔轴线方向上下浮动的阀片。阀片可随 上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时，开度小； 气量大时，阀片自动上升，开度增大。因此，气量变化时， 通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定。同时，气体水 平进入液层也强化了气液接触传质。 优点：结构简单，生产能力和操作弹性大，板效率高。综合 性能较优异。
气体
溶剂
板式塔
DJ 塔盘
新型塔板、填料
填料塔和板式塔的主要对比
填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸馏操作。
(2021年整理)板式塔
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板式塔一、板式塔的概念、用途、示意图板式塔是一类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.用途：广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔)也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。
操作时（以气液系统为例)，液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。
每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质.板式塔结构示意图如右图：塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位,塔板决定了塔的操作性能，一般由以下三个部分组成：1 气体通道为保证气液两相充分接触2 溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面3 降液管使液体有足够的停留时间二、各类型塔板的结构及其特点：按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。
错流塔板为塔内气、液两相成错流流动，即液体横向流过塔板,而气体垂直穿过液层，错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。
逆流塔板亦称穿流板,板上不设降液管，气、液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。
这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作范围较小,分离效率也低，工业上应用较少。
常见塔板泡罩塔板 Bubble —cap tray泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。
罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。
炼油化工设备基础知识
炼油化工设备基础知识第一章液体输送设备第一节概述在石油和化工生产装置中，流体输送是必不可少的单元操作。
做功以完成输送任务的机械或设备称为“流体输送设备”。
流体输送设备是石油、化工和其它领域最常用的机械设备。
生产上对流体输送的要求差别很大，输送的流体流量和扬程各不相同；流体种类繁多、性质千差万别；温度、压力等操作条件也有较大的差别。
为了适应生产上各种不同的要求，所以输送设备的型式种类是多种多样的，规格更是十分广泛，常见的如泵、风机、压缩机等。
泵通常是指为液体提供能量的流体输送设备。
泵的种类很多，其中离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵是工业生产中应用最为广泛的一种液体输送设备。
除了在高压小流量或计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵。
据统计，在石油、化工生产装置中，离心泵的使用量占泵总量的70％～80％。
第二节泵的分类及特点离心泵的类型很多：按叶轮数目可分为单级泵（只有一个叶轮）和多级泵（有两个以上的叶轮，级数越多，扬程越高）；按叶轮进液方式可分为单吸式（液体从一侧进入叶轮）和双吸式（液体从叶轮两侧吸入，吸入性能较好，多见于大流量的离心泵）；按泵壳剖分形式可分为水平剖分泵和垂直于泵轴剖分泵；按泵壳的结构还可分为蜗壳式泵（具有像蜗牛壳形状的泵壳）和透平式泵（在叶轮外围安装有几个固定叶片的泵，用于多级泵）。
此外，按泵扬程的大小分为低压泵（扬程小于20米水柱）、中压泵（20～160米水柱）和高压泵（高于160米水柱）；按泵转速的高低分为普通离心泵和高速离心泵；桉输送介质不同又分为水泵、轻烃泵、油泵以及耐腐蚀泵等；按用途可以分为进料泵、循环泵、回流泵、塔底泵或重沸器泵、产品泵等；按密封形式分为屏蔽泵、磁力泵和外加密封泵等。
2.1 离心泵的分类按离心泵的结构分类，见表1.2.1表1.2.1 泵按结构分类图1.2.1 单级单吸卧式泵图1.2.2 双吸泵1－泵盖；2－泵壳；3－叶轮；4－轴；5－密封环；6－轴套；7－密封组件；8－轴承图1.2.3 多级泵1－吸入段；2－中段；3－平衡盘；4－轴；5－轴承；6－首级叶轮；7－密封环；8－末级叶轮；8－密封组件图1.2.4 液下泵按离心泵的工作介质分类，见表1.2.2。
现代化学工业中填料塔技术的应用
现代化学工业中填料塔技术的应用姜波;陈杰【摘要】填料塔是化工工业中最常见气液分离设备之一，本文介绍了选择填料塔的设计条件，论述了当前最新的塔内填料、液体分布器、进气初始分布器的分类及各自特性。
%Filled tower is one of the most normal gas-liquid separators in the chemical industry.This paper states how to choose the engineering design information of the filled tower.Meanwhile,it states the classification and property of the newest filling material in tower,liquid distributor,and initial distributor of inlet gas.【期刊名称】《浙江化工》【年(卷),期】2011(042)012【总页数】5页(P20-23,31)【关键词】塔型;填料;液体分布器;进气初始分布器【作者】姜波;陈杰【作者单位】浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012;浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】TQ053.50 前言塔设备早已广泛用于蒸馏、吸收、解吸、萃取、洗涤、冷却等各种过程。
塔设备根据结构不同可分为板式塔和填料塔两大类。
填料塔可细分为规整填料塔和散堆填料塔。
有时也采用混合型填料塔，即在同一座填料塔中，有散堆填料层，也有规整填料层。
易产生聚合物处采用散堆填料层，便于清理维修。
物料干净、要求高效率时往往选择规整填料层。
普通板式塔属于逐级接触逆流操作，气相为分散相，液相为连续相。
其传质是通过上升气流穿过塔板，与塔板上液体接触来实现。
一般填料塔属于连续接触逆流操作，填料充满塔内有效空间，气相为连续相，液相为分散相。
填料塔与板式塔的区别
板式塔的设计主要考虑塔板的开孔率、板间距、液体和气体的流量等因素。根 据工艺要求，确定合适的开孔率和板间距，设计液体和气体的进出口位置。
03
操作性能比较
处理能力的比较
处理能力
填料塔由于其结构特点，通常具有较 大的气液接触面积，因此处理能力较 大。相比之下，板式塔由于其结构限 制，处理能力相对较小。
能效与经济性分析
能效分析
填料塔的能效较高
由于填料塔的传质效率高，气体通过填 料层时阻力小，压降小，因此能效较高 。
VS
板式塔的能效较低
板式塔的传质效率相对较低，气体通过板 式塔时阻力大，压降大，因此能效较低。
经济性分析
填料塔的初期投资成本较低
填料塔的结构简单，设计、制造和维护方便，因此初期投资成本较低。
填料塔与板式塔的区别
• 引言 • 结构与设计 • 操作性能比较 • 能效与经济性分析 • 应用领域与案例 • 结论
01
引言
目的和背景
• 填料塔和板式塔是工业中常用的两种塔设备，用于实现气液传 质、传热等过程。了解两者之间的区别有助于更好地选择合适 的塔设备，提高生产效率和降低能耗。
填料塔与板式塔的定义
绿色环保理念将进一步推动 塔设备的发展。需要关注塔 设备的环保性能，研究开发 低污染、低能耗的塔设备， 以适应可持续发展的要求。
THANKS
感谢观看
板式塔的后期运行成本较高
板式塔的结构复杂，需要定期清洗和维护，因此后期运行成本较高。
05
应用领域与案例
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
应用领域的比较
填料塔
适用于气体处理量大、要求压降小、操作稳定、避免液泛气速的场合，如吸收、解吸、萃取等。
板式塔
塔设备应用于化工的概述
塔设备应用于化工的概述塔设备是化工生产中必不可少的装置之一，主要用于对混合物进行分离、焦化、精馏、吸收、混合和反应等实验操作。
塔设备广泛应用于石油、化工、精细化工、冶金、医药、环保和食品制造等领域，是化工生产过程中重要的分离和转化反应设备之一。
目前，塔设备的种类较为广泛，如板式塔、填料塔、膜式塔、萃取塔、反应塔等。
这些塔设备在不同的化工过程中扮演着不同的角色，可以说是一个化工工程项目中必不可缺的设备之一。
在石油化工领域，主要利用塔设备进行石油分馏和裂化反应等过程。
例如，在炼油厂中，蒸馏塔是炼油过程中必不可少的设备之一，用于将原油分离出各种油品。
而在石化中，化工原料的物理和化学变化是通过各种反应塔和分离塔来实现的。
催化剂和氢气等再生剂被注入反应器，以控制反应，生成新的产品。
反应产物经过进一步的处理和分离，可以得到所需的产品。
在化工生产过程的环保处理中，塔设备也起到了重要的作用。
例如，在酸性气体处理中，吸收塔可用于去除废气中的有害气体，净化环境。
而在有机废气的处理中，也常常用到膜式吸收器进行吸收处理。
其实现原理是通过在塔内使用吸收液和吸收空气，让有机废气分子与吸收液分子接触，从而实现分离和分解。
除此之外，在医药和食品工业中，塔设备也广泛地应用。
例如在药品制造中，利用萃取塔对植物药材进行提取等操作。
而在食品工业中，利用塔设备进行分离、高温加热、组合和制造等操作。
利用塔设备的优越性能，提高了化工企业的生产效率，并且大大提高了产品质量，满足了广大消费者的需求。
总的来说，塔设备在化工领域中应用十分广泛。
它们可以扮演催化反应、分离、吸收、组合等不同的角色，使化工过程更加高效、环保和经济。
未来，随着科技不断改进和更新，塔设备的技术水平也会不断提高，为化工生产进一步提供更优异的工业解决方案。
化工行业四大类产品分析
化工装备行业四大类产品分析我国化工装备经过20多年的努力,取得重大技术研制成果;但同国外相比,我国化工装备还有不少差距,主要是化工生产技术进步与设备技术开发脱节,重大设备的软件技术开发差距较大：设备技术开发跟不上工艺技术发展的速度,重工艺、轻设备的现象存在；基本上停留在模仿开发的阶段,开发具有自主知识产权的专有技术的能力弱；设备开发还不能做到专业化、系列化；设备设计和制造水平、设备质量和可靠性还有待进一步提高;随着化工工艺的进步和发展,对化工装备提出了更高要求,必须加大装备的开发力度,掌握装备的核心技术,形成一批具有自主知识产权的装备,做到性能先进、质量可靠、高效节能、经济安全,才能满足化学工业的发展需求;化工装备主要分为化工单元设备、化工非标专用设备、通用机械设备和仪器仪表四大类;各类发展情况如下：1.化工单元设备化工单元设备主要包括分离过滤设备、干燥蒸发设备、混合设备、搅拌设备、换热设备和挤压造粒设备等;1.1分离过滤设备过滤机：是利用多孔性过滤介质,截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒,而实现固、液分离的设备;主要用于炼油厂进行油蜡分离的酮苯脱蜡转鼓真空过滤机和PTA装置真空转鼓过滤机;目前,转鼓真空过滤机国外正朝着大规格、高速率、高精度、全自动方向发展;国内是从意大利EIMCO公司引进的设计、制造技术,经消化吸收和改进,形成了一整套加工、组对、焊接工艺;相比之下,主要差距在于对市场发展、产品需求认识不够,创新能力低,对引进技术精髓消化较差; 离心机：离心分离机是利用离心力分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械,又称离心机;主要有立式和卧式螺旋卸料沉降式离心机;国外离心机技术发展较快,而且实现了专业化和系列化；国内研制的El、式LWFl000一N型和LWFl050一N型离心机已分别用于7～10万吨/年高密度聚乙烯装置的悬浮液的分离,研制的LWl200x1980型离心机用于22.5万吨/年PTA浆液的脱水,离心机转鼓直径达到φ1200mm;但立式离心机还处于初步模仿阶段,与国外相比主要差距体现在设计技术、产品大型化和系列化上;1.2干燥蒸发设备干燥设备：是通过加热使物料中的湿分一般指水分或其他可挥发性液体成分汽化逸出,以获得规定湿含量的固体物料的机械设备;日本三井造船、月岛机械及德国FAUVET-GIREL的制造直径达φ4000mm以上;20万吨/年HDPE蒸汽管回转干燥机及40万吨/年TA装置蒸汽管回转干燥机已实现了国产化;差距主要表现在设备大型化方面,在即将建设的40～50万吨/年聚乙烯和聚丙烯装置以及60万吨/年聚酯装置的大型干燥机,国内有待开发;1.3混合设备混合设备是利用机械力和重力等,将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械;分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类;三菱电机最新推出FX2N-5A新型混合式转换器;国内混合设备技术方面有待加强;1.4换热设备换热设备是化工生产中重要的设备,几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程,因此也是重要的节能设备;随着工业装置的大型化及高效化,国外换热器也趋于大型化,并向低温差、低压力损失方向发展;钣翅式换热器冷箱：冷箱主要应用于乙烯裂解、空气分离、天然气液化中,关键技术是设计技术和制造技术,美国s-W公司和德国林德公司等技术比较先进成熟;杭州制氧机厂引进美国的关键加工设备——大型真空钎焊炉,使冷箱的设计水平、制造能力趋近和达到了国际先进水平,在燕山、扬子、上海等乙烯改造中得到应用;国外已有9.0 MPa冷箱产品,国内尚不掌握高压冷箱的设计和制造技术,在分凝分馏技术方面差距较大;板壳式换热器：仅有法国Packinox公司一家可以生产用于催化重整与加氢装置,最大换热面积达8000 m2;国内开发的的最大传热面积为3000 m2,主要差距是研制的单片面积相同,但换热面积较小;1.5挤压造粒设备挤压造粒机：该设备可以把聚合物经过混炼、挤压、造粒等过程制造出聚烯烃粒料,以方便运输;国外只有德国WP公司、日本制钢所等为数不多的公司拥有设计、制造大型混炼造粒机组成套技术的能力,其主流向着双螺杆混炼造粒机组方向发展;我国开发速度较落后,目前开发研制的多为中小机型,ABS万吨级混炼挤出机经生产运行考核,主要技术指标已达到设计要求;目前大中型聚烯烃的生产装置挤压造粒机全部依靠进口;2.化工非标专用设备化工非标专用设备主要包括反应釜、塔、槽、罐和其他反应设备等;2.1釜大型聚合釜：国外带搅拌器反应釜技术比较成熟,可以根据不同物料和参数系列开发各种搅拌器结构形式;国内研制成功的最大聚合釜为7万吨/年高密度聚乙烯装置90m3聚合釜;10万吨/年聚酯反应器,已建立了酯化和缩聚各个过程的反应速率模型和过程模型,提出了工艺技术软件以及各反应器结构、传热要求,为仪征化纤研制的酯化反应器和缩聚反应器,已投入生产;与国外差距主要是搅拌器种类少、选型能力弱;2.2塔塔器在石化工艺过程中的作用主要是分馏、吸收、汽提、萃取、洗涤、回收、再生、脱水及气体净化和冷却等;常用的有板式塔和填料塔,国外塔器主要是在塔盘和填料技术上不断改进;我国近20年开发了许多性能优良的板式塔和填料塔,已在石化、炼油装置中得到了广泛应用,性能处于国际先进水平;其中具有代表性的主要有适宜于处理高液体通量的DT塔盘、适宜于处理高气体通量的旋流塔盘、具有高操作弹性及高效率的立体传质塔盘以及筛板一填料复合塔等;为洛阳和大庆500万吨/年的润滑油型炼油厂分别配置的大型板式塔型和大型填料塔型的减压塔直径达φ8400mm,由国内研制的φ10000mm大型精馏塔在即将投入使用;大化肥氨合成塔：国际上具有代表性的有凯洛格卧式合成塔、托普索立式合成塔、伍德立式合成塔以及布朗三台绝热式轴向合成塔;国内在消化吸收的基础上,在20万吨/年合成氨装置建设中首次设计制造采用单层锻造、直径为2.4米的厚壁外筒和双锥密封的氨合成塔,还没完全掌握其设计软件,也没有设计制造30万吨/年氨合成塔的经验;2.3其他反应设备反应设备是进行化学反应过程的“心脏”设备;其发展趋势各不相同,国际上向着由经验放大走向数学模拟放大,实现大型化、高效化、结构简单化、操作自动化,研究方法趋向综合化方向发展;催化裂化反应器：国内的制造技术基本上达到了国际先进水平,广泛应用于各个炼油厂;加氢反应器：国外著名的制造商有日本制钢所和神户制钢所等;国内正在为煤化工研制的锻焊加氢反应器外径5500mm,壁厚340mm,重量2040吨,是世界上最重的加氢反应器,其差距是我国创新能力差;连续重整四重叠反应器：美国UOP专利技术使得该反应器具有反应效率高、节省能源、占地面积小、节省投资等优点;国内已经掌握了其设计制造技术,内件安装指标完全达到UOP技术提出的要求;聚丙烯环管反应器：著名制造商为海蒙特公司,反应器的设计技术及软件逐渐成熟;20万吨/年聚丙烯环管反应器在国内已研制成功,并在上海石化得到推广应用;已掌握了环管反应器结构设计,建立了组合应力计算数学模型,解决了环管反应器工程放大技术问题,技术水平与国外相当;高压聚乙烯装置超高压管式反应器：国外掌握技术的有日本、德国、美国和荷兰等公司,国内通过消化吸收研制成功了3万吨/年和20万吨在消化吸收的基础上,在20万吨/年合成氨装置建设中首次设计制造采用单层锻造、直径为2.4米的厚壁外筒和双锥密封的氨合成塔,还没完全掌握其设计软件,也没有设计制造30万吨/年氨合成塔的经验;2.3其他反应设备反应设备是进行化学反应过程的“心脏”设备;其发展趋势各不相同,国际上向着由经验放大走向数学模拟放大,实现大型化、高效化、结构简单化、操作自动化,研究方法趋向综合化方向发展;催化裂化反应器：国内的制造技术基本上达到了国际先进水平,广泛应用于各个炼油厂;加氢反应器：国外著名的制造商有日本制钢所和神户制钢所等;国内正在为煤化工研制的锻焊加氢反应器外径5500mm,壁厚340mm,重量2040吨,是世界上最重的加氢反应器,其差距是我国创新能力差;连续重整四重叠反应器：美国UOP专利技术使得该反应器具有反应效率高、节省能源、占地面积小、节省投资等优点;国内已经掌握了其设计制造技术,内件安装指标完全达到UOP技术提出的要求;聚丙烯环管反应器：著名制造商为海蒙特公司,反应器的设计技术及软件逐渐成熟;20万吨/年聚丙烯环管反应器在国内已研制成功,并在上海石化得到推广应用;已掌握了环管反应器结构设计,建立了组合应力计算数学模型,解决了环管反应器工程放大技术问题,技术水平与国外相当;高压聚乙烯装置超高压管式反应器：国外掌握技术的有日本、德国、美国和荷兰等公司,国内通过消化吸收研制成功了3万吨/年和20万吨/年超高压管式反应器和冷却器;与国外相比,表现在工艺软件开发和设计技术存在较大差距;国内只有采用深孔钻的方法,材料利用率低;此外,尚无专用标准以及订货技术条件;3.通用机械设备化工通用机械设备主要包括化工用泵、气体压缩机和阀门等3.1化工泵泵是输送液体或使液体增压的机械;泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等,也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体;国际上石化用泵制造厂主要有瑞士苏尔寿公司、德国KSB公司、美国高斯公司等;石化用泵的生产技术比较成熟,规格品种多,标准化程度高,发展方向主要是大型化、高速化,机电一体化及泵产品成套化;特别是高温泵、低温和超低温泵、高速泵、精密计量泵、耐腐蚀泵、输送粘稠介质和带固体颗粒介质泵、屏蔽泵技术发展很快;国内生产制造厂家100多个,形成了100多个系列、2000多个品种泵类产品制造技术和生产装备,满足了石化生产的需要;与国外比较,国内石化用泵在设计理论、设计方法上比较落后,产品开发多采用仿制和类比的方法,缺乏理论根据和实验研究数据；加工装备和工艺水平比较落后,加工精度低,生产效率低；产品系列化和通用化程度不高,规格品种少；泵效率、质量和可靠性、密封性能、耐腐蚀性能等方面同国外相比还有较大差距,因此化工用泵还有较多进口;罗茨泵：目前我国国产罗茨泵按现行标准合格率在70%左右,如果与国际先进水平相比,综合性能差距更大些;主要表现在：轴封漏油严重,国产轴封经不起长期运转,漏油现象比较普遍；振动、噪声大;有的产品动平衡不好,也有的齿轮、轴承精度不够；依据行业标准,一些产品的零流量压缩比以及最大允许压差达不到标准要求,有的企业生产工艺装备落后,不能保证零部件的加工精度和装配精度;由于存在着以上的问题,表现为罗茨泵运行不可靠,故障率高;有的泵运转几个月就要维修,与德国L-H公司罗茨泵运行数年不必维修形成巨大反差;旋片泵：目前我国旋片泵的生产从设计水平到加工制造到性能质量都已趋向成熟;主要企业生产的产品质量比较稳定,外观质量有了明显的提高;过去长期存在的喷油、漏油问题近几年得到一定的控制,旋片材料性能得到改善,一定程度上增加了旋片泵的可靠性;国投南光有限公司生产的2XZ-8A直联旋片泵是近几年旋片泵产品中为数不多的新品种,从普速泵到高速泵,在技术水平上具有一定的突破,解决了高温高速运转条件下,零部件易老化、易磨损的难题;真空泵：目前我国真空泵设备品种齐全,质量水平稳步提高,基本上满足了国内市场的需求;中国入世后国际市场竞争日趋激烈,而我国的真空泵设备产品质量水平仍存在着很大的差距,亟待我们冷静思考,研究对策,争取在尽可能短的时间内赶上国际先进水平;滑阀泵：国产滑阀泵与国外产品相比仍然存在着较大的差距;主要表现为：噪声、振动大;如H-150滑阀泵,国内产品大多数要用地脚螺栓,否则由于振动,泵爬行严重；喷油、漏油;泵启动时喷油严重,运转后漏油,多数产品存在此问题；停泵返油严重,造成启动困难,使电机过载；稳定性、可靠性差,由于生产加工装备落后,不但生产效率低,且零部件的互换性差,影响了产品的稳定性和可靠性;高压泵：高压泵以高压甲胺泵和高压液氨泵为例;高压甲胺泵和高压液氨泵是尿素装置中遭受强腐蚀、技术难度最大的泵种;在中、小型尿素装置中多采用往复式柱塞结构,在大型尿素装置中常采用多级离心式和高速部分流式,近年来还出现往复式结构泵;往复式泵机组体积大,结构复杂,维修不方便,泵体容易出现疲劳开裂,但运转较可靠,效率较高;高速部分流泵采用二级径向叶轮, 转速高达14000多转/分,结构紧凑,运转也较平稳,但密封和磨损问题比较突出,不易解决;多级离心式泵则介于二者之间,其制造难度相对较低,密封结构较好,且较为可靠;对这三种结构形式的高压甲胺泵国内都进行过研制,在制造和保证使用方面已无多大问题,但目前产品主要还是依靠进口;料浆泵：料浆泵以磷酸料浆泵为例;磷酸料浆泵是磷肥生产过程中各种泵的泛称,是极具代表性的耐强腐蚀和抗磨损泵种;在磷肥工业发展的初期,常用的化工耐腐蚀泵,有的寿命只有一周,因此国内外泵业的专家在磷酸料浆泵的结构设计、材料试验、密封研究等方面进行了大量开发研究;在磷酸料浆泵的设计中,首先要解决的是耐腐蚀或腐蚀兼冲刷磨损问题;因此,对结构设计和泵壳与叶轮相互间的匹配应加以特殊考虑;国外磷酸料浆泵所用金属材料,是根据介质状况采用不同的系列;国内制造厂和研究单位也分别对各种材料进行腐蚀性能和抗磨损性能的研究,创造出自己的铁素体不锈钢、双相钢、奥氏体不锈钢等材料系列;国内有不少磷酸料浆泵专业制造厂,同时也有中科院、大学、设计院、研究院等参与科研开发,磷酸料浆泵的国产化问题现已基本解决;3.2阀门阀门是用以控制流体流量、压力和流向的装置;按用途分为一下7类：炼油装置用阀门;炼油装置需用的阀门大多是管道阀门,主要为闸阀、截止阀、止回阀、安全阀、球阀、蝶阀、疏水阀,其中,闸阀需量占阀门总数的80%左右阀门占装置总投资的3%～5%;化纤装置用阀门;化纤产品主要有涤纶、晴纶、维纶三大类;其需用的阀门的球阀、夹套阀夹套球阀、夹套闸阀、夹套截止阀;丙烯晴装置用阀门;该装置一般需用API标准生产的阀门,主要为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、疏水阀、针型阀、旋塞阀,其中,闸阀占阀门总量的75%左右;合成氨装置用阀门;由于合成氨原和净化方法不同,其工艺流程不同,所需阀门的技术性能也不同;目前,国内合成氨装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、疏水阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、调节阀、针型阀、安全阀、高温低温阀;其中,截止阀占装置用阀总数据的53.4%,闸阀占25.1%,疏水阀占7.7%,安全阀占2.4%,调节阀和离低温阀及其它占11.4%.乙烯装置用阀门;乙烯装置是石油化工的龙头装置,其需用阀门种类繁多;闸阀、截止阀、止回阀、升降杆式球阀占大多数,其中闸阀需居首;“十五”规划,全国还需建年产66万吨的乙烯装置6套,其阀门需求量可观;另外,大型乙烯和高压聚乙烯装置还需用超高温,越低温及超高压阀门系列产品;空分装置用阀门;“空分”即空气分离,该装置主要需用截止阀、安全阀、止回阀、调节阀、球阀、蝶阀、低温阀;聚丙烯装置用阀门;聚丙烯易是以丙烯为原料,经聚合而成的高分子化合物,该装置主要需用闸阀、截止阀、止回阀、针型阀、球阀、疏水阀;3.3管件管道/管件是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体液体或带固体颗粒的流体的装置;今后一个时期,管件重点将攻关、推广应用和超前研发43项管道技术,通过这些重点技术项目的实施,逐步形成油气输送技术、油气储存技术、管道工程技术、管道完整性评价及配套技术、油气管道运行管理与信息技术五大管道技术系列,以全面提升管道技术水平;这43项技术包括,需要集中力量攻克的瓶颈技术26项,推广应用的新技术10项和超前研究的储备技术7项;3.4工业炉工业炉是在工业生产中,利用燃料燃烧或电能转化的热量,将物料或工件加热的热工设备;根据化工生产中用途不同可分为加热炉、裂解炉、转化炉等;乙烯裂解炉：拥有该技术的公司主要有ABB、KBR、S&W、KTI 和Linde等,工艺技术向着高温、短停留时间和低烃分压的方向发展,以进一步提高选择性、降低投资等;从总体水平来看,我国裂解技术仍与世界水平有较大的差距,主要表现在装置规模小,原料消耗、能耗、生产成本高,装置运行周期短,控制水平低,技术重复引进,开发、创新步伐缓慢;转化炉和汽化炉：国外开发大型工业化装置的主要有美国凯洛格公司、英国帝国化学工程公司、丹麦托普索公司等;国内设计制造的20万吨/年以天然气为原料制合成氨装置中的转化炉,其中高温炉管、对流段高频焊翅片管首次由国内研制成功,但至今没有一套国产的30万吨/年转化炉用于工业装置;汽化炉国内还不能自行设计,水煤浆喷嘴多数依赖进口;废热锅炉：它是重要的节能设备,常用在乙烯裂解和合成氨装置中德国Borsig公司、美国Kellogg公司技术比较先进;国内重点进行了浮头式废热锅炉综合技术开发,同时还开展了其他形式转化气关键技术的试验研究,开发出了整体设计、薄管板应力有限元计算及分析、火管废热锅炉内循环数值计算及分析等大型程序,研制的第一台浮头式废热锅炉用于四川化工总厂20万吨/年合成氨装置,但尚未制造过30万吨/年转化气废热锅炉;3.5压缩机气体压缩机：气体压缩机是产生压力能和输送气体的关键设备,有透平式压缩机和往复式压缩机,主要有日本、美国、德国、意大利、瑞士等国家的设计和制造技术比较先进;长期以来国内自主开发或者引进后攻克了不少难关,有了重大突破;其中水平剖分式离心压缩机和轴流式压缩机接近国际同类产品的先进水平;离心式压缩机：国际上的发展方向是容量增大,开发高压、小流量、低噪音、高效率压缩机产品;国内生产企业达十多家,特别是沈阳鼓风机厂、上海鼓风机厂、陕西鼓风机厂等;国内离心压缩机高技术、高参数、高质量和特殊产品还不能满足需要,50%左右还要靠国外进口;另外在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距,在设计制造大型气体压缩机上还没有成熟的经验;往复式压缩机：普遍采用撬装无基础、全罩低噪音设计,大大节约安装、基础和调试费用;国内的生产厂家有20多家,已形成L、D、DZ、H、M型等数十个压缩机系列、数百种产品,但大型往复压缩机还不能满足需要;4.仪器仪表仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备;广义来说,仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能;工业自动化仪表：重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域,推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化,完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变,5年内数字仪表比例达到60%以上；加速具有自主知识产权的自动化软件的商品化;环保仪器仪表：重点发展大气环境、水环境的环保监测自动化控制系统产品,鉴于加强环保执法力度,加快环保建设步伐,加大环保建设投资、培育环保产业这一国民经济新增长点的需要,面对我国5000多个环境检测站和大量的城镇污水处理及企业废水处理这个巨大的市场,今后环保仪器仪表工业产品市场将有大幅度的增长;据有关方面不完全统计,1998年我国环保仪器仪表及监控系统产值约11.7亿元,到2005年将扩至42亿元达到20世纪90年代后期国际先进水平,国内市场占有率达到50%～60%,而到2010年将扩至110亿元,到2010年国内市场占有率达到70%以上;由此可见,其市场前景十分广阔;分析化学仪器：重点研究方向包括：一是高通量分析,即在单位时间内可分析测试大量的样品；二是极端条件分析,其中单分子单细胞分析与操纵为目前热门的课题；三是在线、实时、现场或原位分析,即从样品采集到数据输出,实现快速的或一条龙的分析；四是联用技术,即将两种或两种以上分析技术联接,互相补充,从而完成更复杂的分析任务;联用技术及联用仪器的组合方式,特别是三联甚至四联系统的出现,已成为现代分析仪器发展的重要方向；五是阵列技术,如果把联用分析技术看成计算机中的串行方法,那么阵列技术就等同于计算机中的并行运算方法;和计算机一样,阵列方法是大幅度提高分析速度或样。
填料塔的作用、分类、性能、发展
填料塔摘要塔设备有许多种类型，塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。
它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的作用。
填料塔是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。
例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。
气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。
结构较简单，检修较方便。
广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
为了强化生产，提高气流速度，使在乳化状态下操作时，称乳化填料塔或乳化塔(emulsifyingtower)。
结构原理填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。
填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。
气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。
壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。
因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
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点。
大大提高了减速机齿轮、轴承的使用寿命。
油冷却器的选用应根据热平衡平均温度差计算。
图3 带冷却循环润滑系统示意图
4 易损件的设计
榨膛内榨螺、榨条是易损件,使用一段时间后,
由于榨螺、榨条的磨损,榨膛内间隙增加,压力降低,
饼残油增加需及时更换榨螺、榨条。
传统榨油机榨
螺、榨条采用低碳钢渗碳淬火提高榨螺、榨条的耐磨性。
Y Z 390大型榨油机的榨螺、榨条表面采用熔接合金层的方法,使榨螺、榨条的耐磨性提高几倍。
榨笼板由传统组装结构,改为铸钢整体结构,减少加工成本,榨笼板在机架上通过转轴联接,开合自如,更换榨螺、榨条更方便快捷。
5 结束语
目前植物油厂的发展向大型化、规模化发展,实践证明,公司研制的Y Z 390大型榨油机适用于各种油料的一次压榨及预榨,该机能耗低、产量大、占地小、压缩比大、操作简便、饼成形快、易于浸出、回渣少、油质清、易于精炼,值得推广使用。
收稿日期:2005-06-20
作者简介:王定平(1970-),男,技术经理;主要从事油厂生产管理工作。
文章编号:1003-7969(2005)09-0057-02 中图分类号:TS22316 文献标识码:A
板式塔与填料塔在炼油中的应用及成本分析
王定平
(厦门沃尔油脂技术工程有限公司,361009福建省厦门市莲钱西路2号)
摘要:对填料塔和板式塔脱臭工作原理进行了分析,填料式脱臭塔相对板式塔由于油在塔内呈膜状蒸馏,,故需要的汽提蒸汽和抽真空用的动力蒸汽较少,仅为板式塔的30%左右,因此填料式脱臭塔的炼油成本很低,是一种理想的脱臭节能设备。
关键词:脱臭塔;板式塔;填料塔;工艺;成本
1 填料塔和板式塔工作原理[1]
1.1 填料塔原理 图1为填料塔脱臭示意图。
我们把整个脱臭工艺过程明确地分两段进行:一是脱臭段,在高温高真空下用搅拌蒸汽脱除油中游离脂肪酸和气味组分;二是维持段,让脱臭油在高温、高真空状态下停留一段时间,使热敏性色素及过氧化物彻底分解,保证油
品质量及稳定性。
由于油在填料上分布成约10μm 厚左右的油膜,故油滴在整个塔内的压降仅为200Pa (如图1中最低点B 1及任意一点A 1),只需约50kPa 直接蒸汽、5min 即可将脱色油中游离脂肪酸含量从0.3%左右降到0.02%或更低,同时彻底脱除脱色油中气味组分,这是脱臭的第一阶段。
第二阶段我们称为
图1 填料塔脱臭原理示意图
“维持段”或“脱色段”,在这一阶段需30min 将脱臭
油中热敏性色素及过氧化物彻底分解,因为如果油的色素分解不彻底会影响精炼油品质和稳定性。
1.2 板式塔工作原理
图2为板式塔脱臭原理示意图。
从图2可知,若板式塔内真空为250Pa ,则在油位为50cm 的塔盘中,盘底B 2处的压降由于50cm 油位的存在将增
7
52005年第30卷第9期 中 国 油 脂
图2 板式塔脱臭原理示意图
为4kPa ,那么相比液面A 2处由于B 2处压力的增
高,根据道尔顿分压定律,则需要更大压力的搅拌蒸汽和真空才可将油中的游离脂肪酸和臭味组分脱除,故耗汽量相比图1中填料塔会明显增加。
且塔内每一点因油压降不同,故脱除游离脂肪酸和臭味组分所需蒸汽压也不同。
而填料塔因无油位存在,则整个塔内油压和真空基本不变。
2 填料塔脱臭工艺流程
由填料塔脱臭原理,我们可设计如下工艺流程,见图3。
图3 填料塔脱臭工艺流程
在真空换热器里,由于高压蒸汽通过管程在真
空状况下加热脱色油温到脱臭温度,可去除油中20%～40%的游离脂肪酸,从而大大降低填料塔2脱除游离脂肪酸和臭味组分的负荷。
在填料脱臭塔2(即上述提到的脱臭段功能设备)中,只需5min 在高真空(约400Pa )条件下便可
将剩余的游离脂肪酸和臭味组分呈膜状彻底脱除。
在脱色段3(又称维持段),在高温高真空条件下保持30min 使热敏性色素及过氧化物彻底分解,以保证精炼油品质和稳定性。
从进填料塔到出精炼油只需35min 左右,由于在高温下油的停留时间很短,故不会或极少产生反式酸。
3 填料塔和板式塔的成本对比分析
在填料塔内由于油呈膜状,故塔内多点压力变化均衡,压降很小,但板式塔由于油位的存在,要用更大的压力蒸汽才可让该处(图2中B 2)游离脂肪酸上浮。
下面以一个300t/d 的炼油厂为例计算和比较板式塔和填料塔的加工成本:
(1)如用板式塔:蒸汽耗量 动力部分(抽真空用):114kg/t 油
搅拌蒸汽: 15kg/t 油小计: 129kg/t 油
(2)如用填料塔:蒸汽耗量 动力部分:38kg/t 油
搅拌蒸汽:5kg/t 油小计: 43kg/t 油
由此可知,若将板式塔改为填料塔,精炼每吨油可节省蒸汽86kg 。
按燃油锅炉计算,每升80#重油产汽按10kg 计,80#重油单价按2.5元/L 计,假定锅炉热效率75%,300t/d 规模的厂,填料塔相对板式塔炼油成本减少量为:(86/10×2.5)/75%=28.67元/t ,年开机率按80%计,则每年可节省费用,300×365×28.67×80%=251.15万元。
4 结束语
填料脱臭塔相对板式塔可节省大量生产成本,在世界资源越来越紧张的今天,填料塔不失为一种较好的节能设备。
致谢:感谢Alfa laval 李晓光先生提供的支持!参考文献:
[1] 何东平.油脂制取及加工技术[M].武汉:湖北科学技
术出版社,1998.184-199.
[2] Murat T asan ,Mehmet Demirci.T ran FA in sun flower oil at
different steps of refining[J ].J.Am.Oil Chem.S oc.,2003,80(8):825-828.
Application of plate column and packed column
in oil refining and its cost analysis
WANG Ding 2ping
(X iamen Orer Oils T echnologies &Engineering C o.,Ltd.,361009Fujian X iamen ,China )
Abstract :Bleached oil is distillated in packed column as film ,whereas there is oil level in plate column ,s o the steam consum ption of packed column is less than that of plate column.When using a packed column in refinery ,the pro 2duction cost is lower ,because the steam consum ption is only 30%of plate column πs.
K ey w ords :deodorization tower ;plate column ;packed column ;technology ;cost
85中 国 油 脂 2005年第30卷第9期。