SULZER化工分离技术

SulzerChemtechSulzerChemtech–MovingAhead化工分離技術介紹LuoJing|June29,2010CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide2SulzerChemtechMTT–化學工程傳質分離技術塔盤、規整填料、散堆填料以及相應的塔內件ToBetheBestSolutionSupplierinMTTMarket.TraysRingsStructuredPackingsDistributorGasLiquidCTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide3SulzerChemtech分餾塔的基本設計步驟流程類比+水力學設計+工程經驗ProcessSimulation(Input)•ThermodynamicSystem•VLEdata•Heat/MassbalanceProcessSimulation(Output)•No.ofTheoreticalStages(NTS)•Physicalproperties•Tray-to-trayloadingsPacked/TrayColumnDesign•TraysorPacking?•TypeofTrays/Packing•No.ofTrays/Ht.ofPacking•Dia.ofColumn(Hydraulic)•Ht.ofColumnSulzerChemtechknow-how•Applicationknowledge•Operationalexperience•MassTransferComponentselection•TrayEfficiency/PackingHETPorNTSMSULTECHHydraulicRatingprogramCTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide4SulzerChemtech傳質設備的效率通常是通過實際傳質的效果和理論板的比值來加以確定。根據傳質設備的分離效率就可以確定：-所需的實際板數，或-填料所需的高度。從而實現所需要達到的傳質分離任務。%板效率%板效率實際板或填料高度一旦分離任務被確定，模擬計算的理論板Stage8Stage7Stage6Stage5Stage4Stage3Stage2Stage1Stage17Stage16Stage15Stage14Stage13Stage12Stage11Stage10Stage8ReboilerdutyCondenserdutyFeedduty#1#12#13#24塔的尺寸便可以通過對傳質設備的選擇和計算來加以確定。等板高度等板高度等板高度等板高度分餾塔設計概述CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide5SulzerChemtech生產操作與工程設計的結合裝置使用業主通常關心的問題裝置處理能力裝置操作的靈活性分離效率和產品品質裝置能耗裝置長週期穩定運行塔內件設計方通常關心的問題塔盤或填料的液泛率操作彈性理論板數和板效率壓降堵塞狀況發泡體系材質選擇機械強度設計CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide6SulzerChemtech提高塔的處理能力板式塔處理能力的提高：對於氣相流量占主導地位的場合，提高處理能力的主要方法：增加塔盤的開孔面積，增加塔盤鼓泡區域的面積。從常規的浮閥更換成小尺寸的固定閥，以降低泡沫層的高度。對於液相流量占主導地位的場合，提高處理能力的主要方法：增加降液管的面積，增加降液管的個數。規整填料塔處理能力的提高：降低填料的比表面積，但是以犧牲塔的分離效率為代價。更換成新一代的Mellapakplus規整填料，可在保持分離效率不變的情況下增加處理能力。散堆填料塔處理能力的提高：從傳統的鮑爾環更換成新一代的I-Ring或者NutterRing，處理能力可提高約20-30%。CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide7SulzerChemtechCombinesattributesofsieveandfloatingvalve,verysuitableforfoulingsystem.AlsotestedbyF.R.I.Lateralvapourreleaseallowsliquidtoflowunopposedacrosstray.Lesshydraulicgradientonactivearea.Betterturndownthansievetrays.Sharplyreducedverticaljettingminimiseentrainment.Nomovingparts,superiormechanicalstability,longerlife.Greatfoulingresistance.提高塔的處理能力蘇爾壽公司的固定閥MVG塔盤CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide8SulzerChemtechEfficiency(%)FRITest:TotalReflux-C6/C7Cb(ft/sec)100%UsefulCapacity100%FloodingRoundValveMVGCb(m/sec)Cb:=Capacityfactorbasedonbubblingarea提高塔的處理能力美國蒸餾協會MVG測試報告，處理能力~分離效率CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide9SulzerChemtech提高塔的處理能力直徑8.0m六溢流丙烯精餾塔2007年寧夏神華煤制丙烯專案CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide10SulzerChemtech提高塔的處理能力MVG塔盤近照CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide11SulzerChemtech提高塔的處理能力Mellapak250Y和Mellapakplus252Y（相同分離效率）20%CapacityCTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide12SulzerChemtech提高塔的處理能力新一代的規整填料PlusTechnologySeparationefficiencypressuredrop01234012345F/√PaHETP[m]010123451010.1p[mbar/m]SeparationefficiencypressuredropHETP[m]011010.1p[mbar/m]SeparationefficiencypressuredropHETP[m]011010.1p[mbar/m]012340123401234100mbar400mbar960mbarF/√PaF/√PaF/√PaF/√PaF/√PaCTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide13SulzerChemtech裝置操作靈活性操作彈性塔盤的操作彈性主要取決於鼓泡區閥孔的形式TrayTypeMaximumTurndown*SieveTray50%V-GridTMTray40%ValveTray33%BubbleCapTray10%填料塔的操作彈性主要取決於液體分佈器，氣相進料分佈器的操作彈性，而非填料本身。CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide14SulzerChemtech裝置操作靈活性液相分佈器CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide15SulzerChemtech裝置操作靈活性氣相進料分佈器CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide16SulzerChemtech改善分離效率板式塔分離效率的提高：對於氣相占主導地位的場合，提高分離效率的主要方法：降低塔盤鼓泡區域的霧沫夾帶，改善蒸汽的分佈品質。對於液相占主導地位的場合，提高分離效率的主要方法：改善液相在塔盤表面的分佈品質，保持合適的流程長度，降低液面梯度。規整填料塔分離效率的提高：增加填料的比表面積，但是以犧牲塔的處理能力為代價。更換成新一代的Mellapakplus規整填料，可在保持處理能力不變的情況下增加分離效率。散堆填料塔分離效率的提高：從傳統的鮑爾環更換成新一代的I-Ring或者NutterRing，分離效率可提高10%。CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide17SulzerChemtech改善分離效率板式塔分離效率的限制因素Verticallevel:縱向觀察Entrainment霧沫夾帶返混Weeping漏液返混Vaporbypass氣相走短路Horizontallevel:橫向觀察Deadzone流動死區Differentflowpasslength不同的流程長度BothCapacityandEfficiencyareaffected！處理能力和傳質效率都受到影響！CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide18SulzerChemtech改善分離效率Mellapak250Y和Mellapakplus452Y（相同處理能力）25%EfficiencySameCapacityCTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide19SulzerChemtech對於新塔，通過這樣的分析可以優化塔的結構尺寸，在投資費用和操作費用（能耗）上尋求最佳平衡點。Annualcost$/yearMinimumrefluxRminRoptRefluxratioCapitalcostOperatingcostTotalcostOptimumrefluxMinenergyOptimumenergyEnergy對於尋求更高處理能力或更高分離效率的改造塔，通過這樣的分析可以允許設計者尋找到一個合理的範圍。在理論板數和操作費用（回流比/能耗）上尋求平衡。RRNTS%ofheaviercomponentindistillate5.01.0MinimumRRMinimumNTSDutyNTSRR%ofheaviercomponentindistillate5.03.01.0MinimumRRMinimumNTSOperatingpoint降低裝置能耗提高分離效率，降低回流比CTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide20SulzerChemtechFRITest:TotalReflux-C6/C7Cb(ft/sec)RoundValveMVGCb(m/sec)Cb:=CapacityfactorbasedonbubblingareadPperTheoreticalStage(InchHotLiquid)降低裝置能耗美國蒸餾協會MVG測試報告，處理能力~壓降20%∆PCTMovingAhead,BasicTechnologyIntroduction|07.2008|slide21SulzerChemtech降低裝置能耗Mellapak2