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精馏技术发展至今，主要形成了板式和填料两个大类，而板式塔与填料塔技术也处于此消彼长，相互渐进的发展过程。随着规整填料大型化的研制成功，操作弹性好，传质效率高等特点注定了填料技术随之脱颖而出。但填料塔有着一个难以逾越的问题——抗堵性差，此外塔段结构复杂，分布及再分布器等附件占据宝贵的塔内空间和高度。在近10年精馏塔诊断中，堵塔问题是其中最为突出的问题。孜孜不倦的塔器研究者又将视野转向了板式塔，以希望从中找出解决之道。
板式塔内件，经过了泡罩、筛板、浮阀的发展过程后，目前主流的改进型的浮阀技术在板式塔行业中应用最为广泛和认可。然而江郎也有才尽时，浮阀塔在处理黏度大、物流较脏时，也是抽身乏力。而板式塔传质方式(气相分散的穿过液层)使得其操作上限受到塔径和板间距的限制。板式塔技术在随后多年徘徊不前，然而近几年，出现的立体传质塔板有如一股春风吹去了塔器设计者头上的阴霾。笔者初见时，觉其无他尔，雕虫小技也。但随着研究的不断深入，有如醍醐灌顶般，体味出其中改变之神奇。
传统的泡罩、筛板及浮阀塔盘其传质机理是鼓泡传质，气相穿过板上的液层进行气液接触。立体传质塔板是以气相为连续相、液相为分散相，气体通过提升液体进行喷射传质。由下一层塔板上升的气体从板孔进入帽罩，由于气体通过板孔时被加速，能量转化，板孔附近的静压强降低，致使帽罩内外两侧产生压差，使板上液体由帽罩底部缝隙被压入帽罩内，并与上升的高速气流接触后，改变方向被提升拉成环状膜，向上运动。在此过程中，极不稳定的液膜被高速气流拉动撞击分离板后被破碎成直径不等的液滴，气液两相在帽罩内进行充分的接触、混合，然后经罩体筛孔垂直喷射，气液开始分离，气体上升进入上一层塔板，液滴落回原塔板液层中。 （1）传质效率高 由于立体传质空间利用率高达50%以上，气液在罩内和罩间接触非常充分：一方面气体把液体分散成小液滴，大幅度提高了气液两相接触面积，另一方面激烈的喷射工况，使液滴的表面不断更新，以维持高的传质传热推动力，因此其具有很高的传质效率。与F1浮阀相比，塔板效率在低气相负荷时高出10%，在高气相负荷时高出40%。工业应用证明，立体传质塔板的全塔效率比F1浮阀提高10%以上。
（2）处理能力大 立体传质塔板，由于帽罩的特殊结构，气体离开帽罩呈水平或向下方向喷出，这拉大了气液分离空间和时间，使气体雾沫夹带的可能性大为降低，这使塔板气体通道的板孔开孔率可大幅提高，一般可达20%～30%。而在开孔率相同时可允许操作气速比一般塔板高出1.5-2.0倍，仍能将气体雾沫夹带限定在允许范围以内。 其次，气体携带液体并流进入帽罩，而不是像浮阀等塔板气体穿过板上液层，因而使塔板流动的液体基本上为不含气体的清液，故降液管液泛的可能性大为降低，即同样截面积的降液管，液体通过能力也可提高近一倍，所以对于扩产改造项目，保留原塔体，只需更换成新型塔板就可将塔的处理量提高50%以上。 （3）抗堵塞能力强 由于塔板板孔较大且无活动部件，一般不易被较脏或粘性物料堵塞。另外，气液是在喷射状态下离开帽罩的，气速较高，对罩孔本身有较强的自冲洗能力。物流中含有的颗粒、聚合物、污垢等杂质难以在罩孔聚集并堵塞罩孔。 （4）压力降低 立体传质塔板气体并不穿过板上液层，只需克服被气体提升的那部分液体的重力，所以造成的压降要小，塔板压降在低负荷时与F1型浮阀相当，高负荷时比F1浮阀低20%～30%，且负荷愈大，压降低的愈多。在板孔动能因子均为10Pa0.5时，立体传质的板压降比F1低10%，当板孔动能因子为15Pa0.5时，立体传质的板压降比F1低40%。 目前，立体传质塔板技术以河北工业大学为研究中心，相继产业化的成果集中于原校办企业，现已改制的——天津市创举科技有限公司。其开发的多种立体传质塔板，广泛的应用于焦化、天然气净化、石化及水处理等领域。
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发表于 2015-2-27 09:28:59
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