大型填料塔的设计及应用分析

大型填料塔的设计及应用分析

作者：李斌 孙腾民 陈义明 王永超 来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第12期

摘 要：随着我国经济发展进程的加快，大型化工塔器也是将来发展的必然形式，目前我国中运用的大部分大型塔器都是向国外公司购买内件，茂名石化8400润滑油减压塔是我国人员自行设计，设备均为国产化的填料塔，在茂名石化8400润滑油减压塔的投产成功，是我国大型填料塔发展的重要标志。大型填料塔在设计方面的困难在于怎么解决放大效应的情况，要想解决这个问题最起码需要高新综合技术，其中包括先进的理论、强化设备、优化工艺、制造精良等，在各个环节都需要严格的把控避免出现失误影响整体效果。 关键词：大型填料塔；大型塔器设计；应用效果

我国大型填料塔设计方面，工艺模拟计算相比国外的差距越来越小，以填料塔的内部构件举例来说，我国填料塔的内部构件相比国外水平近乎一致，甚至已经有赶超国外水平的趋势。为了促进我国填料塔国产化的进程，天津大学也推出了高新技术产品，其中包括组合液体分布器、槽盘式气液分布器、托槽式液体分布器等。高新技术产品的推出加快了我国大型填料塔国产化的进程。

1 关于我国大型塔新型填料的研制

在我国70年代中期，由Sulzer公司推出了Mellapak填料，这种填料的成本较低，具有较高的工作效益，压降比较小且不易堵塞，从而在我国得到广泛的应用。在这之后，大型塔新型填料的研制得到相关人员的重视，从而相继推出了新品种、高效的填料。到我国经济发展高速的今天，Mellapak型金属孔板波纹填料的替代产品瑞士的Rombopak填料、德国的Raschig-Superpak填料、天津大学的Zupak填料、美国的Intalox填料相继出现。 1.1 瑞士的Rombopak填料

Rombopak填料是瑞士的公司在1980年左右研发出来的垂直板网类填料，Rombopak填料的研发成功，给气液最佳流路设计规整填料提供了最佳方案。见表1。 1.2 Raschig-Superpak填料

此类填料是德国公司在英特派克、拉鲁派克填料的基础上研发出来的具有高性能的填料，Raschig-Superpak 300在比表面积相同的条件下相比传统填料，提高了通量，降低的压力降。 1.3 Zupak填料

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Zupak填料是我国天津大学新研发的专利，包括两种型号。Zupak填料相比Mellapak填料，具有更高的比表面积，开孔率也提高了40%左右。根据实践研究结果可知，Zupak填料与Mellapak填料对比，同时提高了分离效率、通量，降低了压力降。 2 分析大型填料塔的支承结构设计和应用效果

大型填料塔的支撑结构有支座、钢梁、支撑圈、连接件、支承栅板。钢梁常用的结构包括工字钢梁、组合梁、桁架梁、拱桥结合梁。

第一，工字钢梁在我国中的应用极为广泛，随着塔径的逐渐增大，工字梁的型号也逐渐变大，从而导致其很难从人孔进塔，而且工字梁型号的增大也造成气体涡流越来越严重，从而出现了气体影响的瑞效应。

第二，组合梁表示将小型号钢梁组装成大型号钢梁，是双槽钢组成的工字钢梁和小槽钢组合成大钢梁，有利于降低气流涡流，也能保持气体横向流动的效果。

第三，拱桥式结合梁的设计结构是小支座配合大型钢梁，我国设计中，运用了两个半拱形的大支座，中间所选是小型号的工字钢梁，这种结构能够保证梁的刚度满足要求，也能降低气流涡流，我国自主研发的茂名石化润滑油减压塔的设计也运用了这种结构。由于桁架梁高度较高，因此一般不运用与塔内的安装中。

支撑圈的设计是将传统的水平环板式改为带筋板垂直换板式，具有更好的效果，不仅能够提高了气流通道，还能降低压力降，降低气流引发的瑞效应。 3 大型填料塔进气分布器的设计和应用分析

在常规压力和减压的情况下，大型填料塔近期初期分布器的作用发挥了重要作用。大型填料塔的填料层高度较矮，压力降较小，因此进气初期的分布不够均匀，在填料层中的气体也无法均匀分布，从而影响大型塔的传热效果和传质分离效果。 4 结语

根据本文分析，Rombopak填料的综合性能较高，能够体现最佳的流动性。Raschig-Superpak填料和Zupak填料都是性能较为优越的填料，也是Mellapak填料的更新换代产品。我国大型填料塔设计方面，工艺模拟计算相比国外的差距越来越小，以填料塔的内部构件举例来说，我国填料塔的内部构件相比国外水平近乎一致，甚至已经有赶超国外水平的趋势。 参考文献：

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[1]赵汝文，成洁，田桂林.大型填料塔槽式液体分布器的非等液位法设计[J].化学工程，2013（2）：56-59.

[2]贾明晓，胡三季，樊志军等.1000 MW机组大型海水冷却塔热力性能试验研究[J].中国电力，2016（10）：28-32.

[3]韩丹阳，刘江，王明勇等.填料不等间距布置对冷却塔冷却效果的影响[J].汽轮机技术，2017（4）：253-256+244.