1、1,Position Paper,塔设备的历史发展和未来展望,刘艳升 2003年11月,2,精馏塔的历史发展及展望,一 背 景塔设备的历史发展塔内件应用的趋势化学工程研究的一般规律现有塔板技术的分析及未来展望塔设备研究的发展方向结论,3,一 背景,当今中国加入WTO：降低加工成本提高残渣油转化率提高产品质量开发高附加值的精细化工产品 精馏过程量大面广规模经济CPI中的workhorse,4,二 塔设备历史发展,从精馏设备的历史发展来看，精馏技术与石油、化学加工工业的发展是相辅相成、相互刺激、共同进步的发展关系。精馏技术的任何进步，都会极大刺激化学加工工业的技术发展，同样在石油、化学加工工业发展
2、的每一个历史阶段都会对精馏设备技术提出更高的要求。,5,二 塔设备历史发展,塔设备的广泛应用是伴随着十九世纪初期迅猛发展的炼油工业，并且随着炼油和石化企业的不断发展而成为主导的工业单元操作过程。阶段I(二十世纪2050年代)阶段II(5070年代)阶段III(7090年代):阶段IV(80-90年代后期),6,二 塔设备历史发展,7,二 塔设备历史发展,阶段I:2050年代1920年，有溢流的泡罩塔板开始应用于炼油工业，开创了一个新的炼油时代。泡罩塔板对设计水平要求不高、对各类操作的适应能力强、对操作控制要求低等特性在当时被认为是无可替代的板型。Rachig环填料塔主要应用于较小直径的无机分离
3、塔设备中，同时也开发了Pall环,标志着现代乱堆填料的诞生。,8,二 塔设备历史发展,阶段II(5070年代)消除放大效应的研究:AIChE研究浮阀塔板的开发 FRI的成立系统化的设计方法：1955年，Monsanto公司的Bolles发表了著名的“泡罩塔板设计手册”，首先提出了科学的、规范化塔板设计技术，该方法到目前为止仍然广泛流行。大孔筛板的研究,9,二 塔设备历史发展,阶段III(7090年代):大型液体分布器的基础研究,使得填料塔的放大研究成功，并在减压塔中应用获得极大的经济效益和社会效益;计算机应用辅助精馏塔放大效应的研究,计算塔板效率精馏过程设计新型高性能浮阀塔板的开发及应用,10
4、,二 塔设备历史发展,阶段IV(80末-至今)新型高性能塔板的开发及工业应用塔板设计、开发更趋于科学化的方向,10,三、塔内件应用的趋势,伴随着炼油、石油加工和化学加工工业的历史发展，为了适应生产的需要，在不同历史时期相继成功地开发出数百种不同汽液接触结构、不同汽液流动型式的塔内件构型，以适应不同操作压力、设备规模、物系性质、操作特性和不同生产要求等的广谱的精馏过程。,10,三、塔内件应用的趋势,与之相应的大量的设备流体力学、传质特性的基础研究。在这些研究工作和工程经验不断积累的基础上，当今精馏塔的设计成功率已接近100%，以致使得工程技术人员产生了塔设备是成熟技术，毋需继续进行深入的研究开发
5、等错觉，,10,三、塔内件应用的趋势,“真理是相对的！”任何塔内件的构型仅仅是某一个历史发展阶段的产物，其技术水平本身受相关支撑科学的限制。在20世纪50年代以前,泡罩塔板当时岂不是也被认为是“不可替代的”。,10,三、塔内件应用的趋势,10,三、塔内件应用的趋势,各类塔内件的工业应用相对趋势在不同时代都呈现出波浪式前进和螺旋式上升的变化规律。在每个石油化学加工工业发展的历史阶段，都对塔内件有特定的要求，呈现出需求决定发展，发展中不断完善、开拓，继续促进需求的发展的自然辩证原理。,10,三、塔内件应用的趋势,由于塔设备对操作体系和生产要求的广谱适应性，不可能开发出一种“万能的塔内件”。随着人类
6、文明的不断进步，虽然在某一历史阶段和特定的市场要求下，某一类塔内件的需求可能占主导，但在总体上，未来塔内件应用形势将呈现出各类塔内件并存，相互竞争，相互补充，共同发展的趋向，不存在熟优熟劣的问题。,10,高速发展期：经验研究 平缓发展期：经验研究向理论方向发展缓慢发展期：支撑科学水平的限制，发展速率降低,四、化学工程研究的一般规律,10,五、现有塔板技术的分析及未来展望,填料塔液体分布器开发和应用现状：当前液体分布器和气体进料分布器在减压体系已经可以放大到相当的塔径。在国外最大塔径已经达到16m,在国内也已经达到9m（茂名）,基本已经满足最近和未来不长时间的生产要求。当前技术在常压和加压体系的应用塔径相对于减压低的多，鉴于液体分布器和气体进料分布器是单相流动问题，对于常压和加压体系不会产生放大效应问题。存在问题：分布器的抗堵塞能力和操作弹性；塔内雾沫夹带问题 发展方向：极低喷淋密度时，的分布方式；分布器结构的简单化,10,填料应用和开发现状：新型填料的开发主要在大处理能力下，降低HETP的研究，如Sulzer Optiflow填料，针对低喷淋密度性能优良的Jeager Maxpak填料
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