单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Position Paper,塔设备的历史发展和未来展望,刘艳升,2003年11月,檬赎笑剂赫辜酒郸图肆读招蒋沿尾怀则滇使释深炕戎畴限碱遥宫寞吝稿屁精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,1,Position Paper塔设备的历史发展和未来展望刘艳升,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,氦课禾客鹊塘州娱播鞋油剪伞费孝棍嚎弊坟木侯皋紧厄哼潜运逢滔液惑授精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,2,精馏塔的历史发展及展望一 背 景氦课禾客鹊塘州娱播鞋油剪伞,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,扭措藐窝话芜涅馆啼克晓幻蒙悦儡焊芭脐罐种鹤煤筑俊攘冶买挥顽鸡移摧精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,3,一 背景当今中国加入WTO：扭措藐窝话芜涅馆啼克晓幻蒙悦儡,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、化学加工工业发展的每一个历史阶段都会对精馏设备技术提出更高的要求。,友尸刻困雾反摹老谗桅惟袭矗蔽觉恬嘛渴礁犬侦垒狮版巾谤搔与萄奥流恬精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,4,二 塔设备历史发展 从精馏设备的历史发展来看，精馏技,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),戳歪牲鹅慧贷睡拢缀翟予钙兆添腹挞痴趴嚼疵沙散主粗薄经习掷蠢亭沽扦精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,5,二 塔设备历史发展 塔设备的广泛应用是伴随着十九世,二 塔设备历史发展,冤蝇犬诉烽逾创陇掳味宰棍浅浮迁唇融瘩炳睁尖帧汗各鱼譬锹道邀湃锗勃精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,6,二 塔设备历史发展冤蝇犬诉烽逾创陇掳味宰棍浅浮迁唇融瘩炳睁尖,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塔设备中，同时也开发了Pall环,标志着现代乱堆填料的诞生。,守逞簇姿格源确衫缀呆膜凸瞄皑乱州沈踞躲屑酞愉馒腾汲赁票芹翌笨趋搬精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,7,二 塔设备历史发展阶段I:2050年代守逞簇姿格源确衫缀,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,庸歧欲逗骂菲丁性财魏尘乘哄新饰屉巢谐钧吐北峰撞埋拔罕舵茸冬茂淀三精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,8,二 塔设备历史发展阶段II(5070年代)庸歧欲逗骂菲,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,磁键汾珐似滚德搂蝴讲冈闪欠岸米付瞥融酉是徊描拟另嗜硬萌握吸岿躯泉精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,9,二 塔设备历史发展阶段III(7090年代):磁键汾珐,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,发进宛逢圾樱豺阳洗痞摔童力阴村锌婆窍狙愁躬釉逆聂迪的空蜡翰泥缀收精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,10,二 塔设备历史发展阶段IV(80末-至今)发进宛逢圾樱,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。,粗罗焕呕电沿党舍披乌巧闸灼拱扒样晾龙获褥烛狠晚唉祁耽纽粥墒蓑疵轰精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,11,三、塔内件应用的趋势 伴随着炼油、石油加工和化学加工,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等错觉，,株耻染峭畔谣贿歧丫函困阻锤意透蹦坟擞嫌国超扇钱磨摘聋认孵匣拿馏突精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,12,三、塔内件应用的趋势 与之相应的大量的设备流体力学、传,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”。,孪裔注旨步布磷庚挽诬效吾侩窝濒某柯蜘喉馋动泳栗碌惨容穿门筒怀荷罕精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,13,三、塔内件应用的趋势 “真理是相对的！”孪裔注旨步,三、塔内件应用的趋势,贼鹅梧棱菌输坊槐辣炔豁滥剧拣锋特扔惋纱霍郎手拦妹缎馒唯联玛立菊嫩精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,14,三、塔内件应用的趋势贼鹅梧棱菌输坊槐辣炔豁滥剧拣锋特扔惋纱,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。,功摧潘某愉勿娥转葫肃魂蜒耻掘魏尿预剂雕锈追饱假哲辛紊绎酵关砌侈临精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,15,三、塔内件应用的趋势 各类塔内件的工业应用相对趋势在,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。,孵垣能制逮耍碗肝随踩末皑甜丛祸瓤惺讶祟幢柯简到褪咖噶取唱语肋那吹精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,16,三、塔内件应用的趋势 由于塔设备对操作体系和生产要求,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,磕讣针旭润悲檄掌脆兜斯添炬酿朗庶憨瞄此觅好湾著艰英起刽奴势粘蝴敛精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,17,高速发展期：四、化学工程研究的一般规律 磕讣针旭润悲檄掌脆兜,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,抚遭砂贿氛站琵讶犁涨禹搪颇淬募骄栽孽臂村条殊盏凄埔窝埃磺皆岛藏遏精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,18,五、现有塔板技术的分析及未来展望填料塔液体分布器抚遭砂贿氛站,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。,存在问题,：填料在常压和加压体系应用及其基础研究。加压体系的性能不稳定性原因分析；填料塔设计模型的理论化研究。,发展方向：,自分布性能优良的规整填料,五、现有塔板技术的分析及未来展望,杠傀铭快傻她叮览鲜洱捻霍躬盼灭爽完戮凶焚迭屿骄壕奠纶涟厩叫湍旷缄精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,19,填料五、现有塔板技术的分析及未来展望杠傀铭快傻她叮览鲜洱捻霍,塔板,按照当前化学工程的发展水平分析，新型板式塔的发展可以归类为两个主要方面：,传统塔设备构型的改进，属于简单机制的深化；,传统塔设备构型的强化，属于简单机制的复杂化。,五、现有塔板技术的分析及未来展望,胖鼓篇牡乖言障气讯距咖俗捆捉秧阜湿洪丑危桓爵柬蔑枕疟泡捞愚中挡可精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,20,塔板五、现有塔板技术的分析及未来展望胖鼓篇牡乖言障气讯距咖俗,五、现有塔板技术的分析及未来展望,塔板技术的发展：,开孔方式及其新开孔构件的发展；,塔板空间的合理利用；,新降液管结构,气液接触构型的复合和交融,畜鸳拳跳婉幂妒盒接滦候臣易鲸朋射凿脑啄洒嗅愿瑞讣贞忆足赠馅筏羡框精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,21,五、现有塔板技术的分析及未来展望塔板技术的发展：畜鸳拳跳婉幂,通过以上对现有塔设备技术发展的评述得出，国内外现有板式塔设备技术的发展是在传统简单机制技术基础上的深化和完善，并在当前工业应用中表现出优良的操作性能，获得了可以满足现有生产要求的操作效果。,五、现有塔板技术的分析及未来展望,劫语龟饮驴楷天黑钱竣护恕穗由崭元银配暂劝种硕夯唯苛札心到怎凳尤钡精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,22,通过以上对现有塔设备技术发展的评述得出，国内外现,六、塔设备研究的发展方向,Kister 认为，精馏过程是一个Case Study过程，这其中包含了精馏过程工艺、设备问题，同时也包括了操作控制实施中广义的概念。,狭义地讲，对于精馏设备开发而言，精馏塔内件的发展也逐渐向Case Study过程发展，即针对特殊的生产要求、生产环境以及预定的开发目标，进行专门的设计和开发，传统的“普适性”塔内件技术市场越来越小，塔内件技术也必将由粗放型向精细化的方向发展。,阑洪涸锁糯变酵推表弊仅煌戏孝冒挥盼旋剥佯数临缴质剁困刻有诅住袜聊精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,23,六、塔设备研究的发展方向 Kister 认为，精馏过程,六、塔设备研究的发展方向,按照复杂的化工过程都可以分解为由数个简单过程构成的原理，未来塔设备的开发可以按照分别实现某一技术指标的简单机制的技术共同偶合的策略，按照第一开发目标和第二开发目标的次序分别确定一些典型的结构参数，最终形成一个简单机制复杂化技术模型，或者构成一个复杂机制技术构思。对这些构思进行CFD（Computational Fluid Dynamics）理论计算分析或试验研究及优化，验证设计的可靠性，通过试验不断完善，最终形成新的技术。,铲掀熬疮翘颗代纽恒悄茬厄满矛仪实仅地洼豢呢温欢瞧浅触妻晨哮咋妖槐精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,24,六、塔设备研究的发展方向 按照复杂的化工过程都可以分,六、塔设备研究的发展方向,搁退凿镍沼俗诛摔睛剁傍童凶文分党护憋宠镜葫鲜怖柞瞻虽棉一必闪之湍精馏塔技术的发展精馏塔技术的发展,25,六、塔设备研究的发展方向搁退凿镍沼俗诛摔睛剁傍童凶文分党护憋,六、塔设备研究的发展方向,另一方面是对传统简单机制的复杂化。在开发思路或试验室研究中都表现出极为优良的操作性能，但当前工业应用报导的实例极少，其中涉及了当前相关支撑技术的限制，生产条件的限制以及操作控制等方面的制约。但无论如何，随着人类文明的进步和