NewVSTLLCT与更高水平实用教案

1、 预备知识（概念） 一、气液传质设备 1.单元(dnyun)操作、“三传一反” 2.填料塔与板式塔 第1页/共56页第一页，共57页。二、板式塔操作工况、操作上下限 （一）操作工况分类 1.鼓泡型 1813年Celler提出泡罩塔 1832年筛板塔开始用于生产 2.泡沫(pom)型 3.喷射型第2页/共56页第二页，共57页。 （二）操作上、下限 1.下限 漏液点 2.上限 （1）雾沫夹带过量 （2）降液管液泛 （i）降液管太小 （ii）液量过大（比原设计超出） （iii）气液量同时(tngsh)过大 （3）淹塔 进塔液量大、蒸发量小、物料不平衡 （4）裙底吹开 （5）冲塔 气速过大第3页/共

2、56页第三页，共57页。前 言 今向大家推介由河北工业大学教授杜佩衡经过20多年潜心研究开发出来的喷射型板式塔技术，分为三个阶段予以简介： 第一阶段：New-VST（新型垂直筛板）技术 1983年开始研究，1990年通过天津市组织的专家鉴，认定“综观这一科研成果其应用结果技术先进，经济效益显著，填补了国内技术空白，其理论研究成果为国内首创，达到八十年代国际先进水平”。 1993年获天津市人民政府科技进步二等奖。 1994年获天津市（首次(shu c)）科技兴市突出贡献奖（市长特别奖，为特等奖，奖金10万元）。 New-VST具有诸多优良性能，与F1型浮阀塔板相比：处理能力大、传质效率高、阻力小

3、、操作弹性良好（与F1 型浮阀相当），操作简便可靠，特别是它具有防有机物自聚堵塞与固体悬浮物堵塞的独特能力。 第4页/共56页第四页，共57页。 从1988年起New-VST已广泛应用于PVC、化肥、制药、石化、煤化工、甲醇、酒精等行业，取得了重大的经济效益与良好的社会效益。 第二阶段：LLCT（立体连续传质塔板）技术 LLCT是在New-VST基础上经过深入研究及工业实践的总结而开发出来的水平更高、质量更好的板式塔技术。与New-VST相比具有更大的处理能力、更高的传质效率、阻力更小、操作弹性(tnxng)更高，与New-VST一样具有独特的防有机物自聚堵塞与固体悬浮物堵塞的能力，且与New

4、-VST一样特别适用于易发泡物系的操作。 第三阶段：三项发明专利已经国家专利局授权。第5页/共56页第五页，共57页。 A. New-VST（新型垂直筛板）技术一、New-VST结构、操作原理1.结构 主要以帽罩的形态为特征。它有圆形、方形、矩形、梯形(txng)等，相应在板上开有圆形、方形、矩形大孔。帽罩上开有圆孔、条形孔、栅条孔等。第6页/共56页第六页，共57页。气体缝隙雾沫分离孔S型C型盖板裙部堰罩体液体气体第7页/共56页第七页，共57页。2.操作(cozu)原理 普通塔板（浮阀、筛板、泡罩及其变种）气液流动接触系呈泡沫状态。在塔板上气液两相系错流接触式，而新型垂直筛板上气液流动接触

5、呈喷射状态，气液两相取并流接触形式。来自上一层的液体从降液管流出，横向穿过各排帽罩，经帽罩底隙流入帽内；从板孔上升的来自下一层的气体在罩内与液体进行接触，这过程可以四段论加以描述：托液拉膜段；破膜粉碎段；气液喷射段；气液分离段。被喷出的气液混合物中的大液滴回落入板上液层并进行循环（重复上述四段）；小液滴（雾沫）悬浮(xunf)于罩顶空间并随气流进入上一层塔板。而液体则从上游帽罩周围流过，并到达下游帽罩直至通过降液管流入下一塔板。第8页/共56页第八页，共57页。 图2 气液流动(lidng)接触状况 第9页/共56页第九页，共57页。二、New-VST主要(zhyo)技术特性试验研究与工业化实

6、践证明（与F1浮阀塔相比）：处理能力大 提高50%100%以上传质(chun zh)效率高 提高15%20%以上阻力小 降至大约一半操作弹性良好 与浮阀塔板相当操作简便可靠特别适用于易发泡物系的操作具有独特的防有机物自聚堵塞及固体颗粒堵塞 能力（唯一） 这些技术特性是由于New-VST具有较独特的结构与操作特性所决定的。下面作具体分析：第10页/共56页第十页，共57页。 1处理能力大 其气（汽）速可达普通塔板（浮阀、筛板、泡罩塔板）的倍，这主要是： 因为New-VST的操作上限为过量雾沫夹带，而其帽罩结构决定了它的气液混合物呈水平方向喷出。这就使它能大大降低了液沫夹带量，也因此可以大大提高其

7、空塔气速。 由于New-VST塔板上的液体基本上呈清液状态，也使进入降液装置的液体几乎( jh)为清液状态（非泡沫状态），因而液体在降液管内停留时间可以大大减少，从而可以减小降液管体积，遂使塔板的有效截面积增加，可以增加塔板开孔率。 两点均与处理能力成正比关系，它证明了何以New-VST的处理能力比普通塔板大的理由。 2传质效率高 New-VST系呈喷射状态操作，通过在帽罩内气液的激烈接触与冲突，使液体被分散成为细小液滴（一般情况下95%的液滴粒径为0.55mm的范围），从而大大增加（提供了）气液接触传质面积，并且由于气液混合物在两板之间的空间接触时，液滴不断被气流翻动，从而使气液两相接触表面

8、不断更新，遂可大大提高传质系数，这就使New-VST具有高的传质速率。加上在塔板之间气液混合物停留时间长，遂使传质量大为提升。众所周知传质量Q=传质速率q传质接触时间。鉴于这样的情况使New-VST体现出高的传质效率。第11页/共56页第十一页，共57页。 3阻力小 众所周知板式塔单板阻力由三部分组成： p单板=p干板+p液层+p表面张力 这其中p液层之值往往是p单板的主要部分。像浮阀塔塔板之类泡沫型塔的液层阻力是由板上清液层产生的，而New-VST则只要克服被气体提升那部分液体厚度的重力。测试表明New-VST被提升的液体（已被托液拉膜）液膜厚度比板上清液层厚度要小许多，往往仅为板上清液层厚

9、度的几分之一。这就可以解释何以New-VST的单板阻力要比浮阀塔板等泡沫型塔板的单板阻力小许多的原因。 4操作弹性良好（对“操作弹性”作一名词解释） 研究测试与工业化表明与浮阀塔板等泡沫型塔板相比，New-VST的板孔动能(dngnng)因子F0（=0 ）可在更大的数值下正常操作，即操作上限（为过量雾沫夹带）动能(dngnng)因子大，因而操作弹性可与浮阀塔板相当（而浮阀塔板乃是公认的操作弹性最好的塔板）。需要指出既然New-VST的F0上限大于浮阀塔板，何以两者操作弹性相当呢？这是因为New-VST的操作下限漏液点F0比浮阀塔板操作下限（也是漏液点）要高，两相抵消，其结果两者操作弹性相当。v

10、第12页/共56页第十二页，共57页。 5防堵塞能力特别好 在PVC氯乙烯低沸精馏塔中使用New-VST后，发现其防氯乙烯自聚堵塞能力特别好。对此我们的解释：由于New-VST帽罩的气流通道中气液混合物的流动速度大，因此它具有很强的自我冲刷清洗能力，即有机物（比如氯乙烯）自聚虽然照样产生，但气流通道（面积）可以维持不变，体现在系统的阻力不发生变化。另外，由于板开孔大且无升气管，又无其它遮拦，故对含固体悬浮物的物料也具有良好的适应性。 6对易发泡物料的适应性特别好 New-VST塔板上的液体始终处于清液状态，即使( jsh)是易发泡物料仍然如此。这样降液装置的结构尺寸的考虑与不易发泡物料大体是一

11、致的，即降液装置的尺寸比起泡沫型板式塔可以大大缩小，这对提高通量无疑是很有好处的。 7New-VST的漏液点气速要求数值颇高，故在设计上必须确保在漏液点以上进行操作，这应属于New-VST的弱点。另外，对于液体粘度很大的物料（比如超过80cp以上），由于托液拉膜效果差，即不能将液体打碎成很细小的液滴，因而传质效率大大降低。还应指出：New-VST的阻力在板式塔中是属于很小的塔板，但若与规整填料相比则阻力偏大，因而像石油减压蒸馏塔、化肥原料气脱硫塔这类要求塔板阻力特别小的工艺，则New-VST不便使用。第13页/共56页第十三页，共57页。三、我国New-VST研究与开发(kif)状况 （一）兄

12、弟单位的研究工作简介 受日本专家平田光穗的介绍启示，我国从上世纪八十年代初几乎同时有大连理工大学、西北大学、北京化工大学、兰州石油机械研究所以及河北工业大学对New-VST开展了研究 （二）河北工业大学的研究与开发工作 首先，与上述兄弟单位一些相同(xin tn)或相似的工作（诸如结构、操作原理、技术特性的研究）外，河北工业大学在更加广泛、深入的领域进行了自己独特的工作。 1对New-VST中液滴粒度大小与分布研究 研究表明气相中液滴粒度大小呈正态分布，并且测定得到气相中液滴粒径以0.55mm的为主，大约占95%，反映出New-VST气液间存在巨大的气液接触表面积。 2提出并验证了New-VS

13、T与LLCT这类喷射型板式塔帽罩内外及板间空间为重要传质区。这是一个全新的理论概念，原有教科书（中、外文）及关于板式塔的专著都认定塔板间空间为液滴沉降区，即非传质区。因而这一新理论概念是传统说法的一种订正。第14页/共56页第十四页，共57页。 我们鉴于New-VST与LLCT这类喷射型塔板上液体在气相中良好的分散性，推断它提供了大的气液接触传质面积，加之气液混合物在此空间剧烈翻腾，即意味着气液接触表面不断更新，即提供了良好的传质系数。因此认定New-VST与LLCT这类喷射型板式塔的板间空间必定存在传质作用。据此认识，我们对此区域的传质作用进行周密而深入细致的测定研究，完全证实了这一分析与推

14、断。鉴于此我们明确提出New-VST、LLCT这类喷射型塔板板间空间为重要传质区的概念，这是全新的，乃在当今世界上首次提出的概念。 3在上述New-VST与LLCT的板间空间为重要传质区的基础上，我们进一步提出New-VST与LLCT这类板式塔全塔上下呈现立体连续传质新观点。 4建立并提出New-VST这类塔板传质效率模型共三个（已发表2个）。 （1）喷射工况下二维传质混合池板效率数学模型。 （2）新型垂直筛板塔（New-VST）阶跃浓变传质混合池模型研究。 5LLCT的研究与开发 此文开头已提及LLCT是在New-VST基础上（包括试验研究与工业化实践）经过深入研究与工业实践的总结提炼而开发

15、出来新板型。无论处理能力、传质效率、阻力、操作弹性均优于New-VST，且与New-VST一样(yyng)，具有抗有机物自聚堵塞与固体悬浮物堵塞的独特能力。同时，与New-VST一样(yyng)，特别适用于易发泡物系的操作。第15页/共56页第十五页，共57页。 至于具体的LLCT的结构、操作原理与技术特性以及工业应用状况将在后面详述。 62006年一项实用新型、三项国家发明专利得到授权 这是在LLCT基础上经进一步研究开发成功的专利技术，其处理能力、传质效率、阻力、操作弹性等又优于LLCT，对于抗有机物自聚堵塞与固体悬浮物堵塞的能力方面以及对易发泡物系的处理方面与New-VST、LLCT则是

16、一致的。 7我们还提出了New-VST、LLCT技术设计方面新的思路（比如降液管的设计）。 8在PVC行业氯乙烯低、高沸精馏塔由于解决了氯乙烯自聚堵塞这一顽症(wnzhng)，因而在全行业取消了备用塔。 9由于我们所持有的技术的先进性，使化肥行业碳化合尾气中NH3的回收清洗系统由原来的三塔（固定副塔回清塔清洗塔）流程简化为仅用一座综合塔，并且效果还更好。 10在化工、石化、轻工、制药等行业工程化、工业化取得重大进展。 后面将开辟专栏进行详细介绍。第16页/共56页第十六页，共57页。四、河北(h bi)工业大学New-VST技术工业应用开发状况 1988年首先用New-VST技术在天津大沽化工

17、厂低沸精馏塔（氯乙烯）技术改造中一举(yj)取得成功。其效果引起同行业企业的兴趣，先后在沈阳化工厂（1991年11月）低沸精馏塔、高沸精馏塔；沧州化工厂（1991年11月）低沸精馏塔；天津化工厂（1992年与1993年）低沸、高沸精馏塔；张家口树脂厂（1992年）低沸精馏塔的技术改造同样取得成功。然后整个PVC行业几十家企业纷纷采用New-VST技术对氯乙烯低沸塔、高沸塔进行技术改造（有些企业迄今已用过34次，在不断扩产中继续不断地采用New-VST技术），均取得良好效果。 第17页/共56页第十七页，共57页。 另外，于1991年在河北丰润第一化肥厂的循环热水塔（也称第二热水塔）；1992年

18、石家庄滹沱河化肥厂与邢台南和化肥厂的综合塔（尾气NH3回收清洗(qngx)塔）；1991年华北制药厂丁醇回收塔（精馏塔）等等相继工业化开发成功。 从开始采用New-VST技术到近几年采用LLCT技术已在国内28个省市的PVC（氯碱）、化肥、制药、甲醇、酒精、石化、煤化工、氟化工、醋酸、碳酸二甲酯等多个行业55种类型的工业塔中使用，初步统计已在1000余座工业塔技术改造中取得成功。 通过技术改造，New-VST技术与普通塔板（如F1浮阀）相比充分体现了其处理能力大、传质效率高、压降小及具有良好的操作弹性（与F1浮阀相当）。第18页/共56页第十八页，共57页。（一）PVC行业(hngy)乙炔法氯

19、乙烯低、高沸精馏塔 在PVC行业乙炔法生产PVC的氯乙烯低、高沸精馏塔从早期的拉西环开始，经历了泡罩、浮动喷射塔板、F1浮阀塔板等几次换代，精馏技术在不断提高，但实际生产中氯乙烯杂质含量仍然较高，例如使用F1型浮阀塔板精馏，氯乙烯的低沸物（主要是乙炔）含量达10ppm，高沸物（二氯乙烷等）含量达80100ppm，甚至还远高于这数值。其次，生产中容易(rngy)产生氯乙烯自聚，会造成塔板的严重堵塞，塔内压降急剧增加，产品质量迅速下降，并使塔的操作周期缩短，甚至非正常停工。采用New-VST技术替代F1型浮阀塔板后，生产面貌迅速改观。下面举出具体例子：第19页/共56页第十九页，共57页。 1大沽

20、化工厂 于1988年在氯乙烯低沸精馏塔用New-VST替代原F1型浮阀塔板，改造前后情况如下： 改造前：600低沸塔（塔内件为F1型浮阀塔板），生产能力 为万T PVC/年，C2H2含量不能保证。 改造后：用New-VST技术，设计要求生产能力为万T PVC/ 年（采用(ciyng)原600旧浮阀塔），具体生产数据： （1）实际生产能力（93年下半年后）达到 万T PVC/年，即提高100% （2）氯乙烯产品中降至“0”ppm（用仪器测不出来） （3）压降（阻力）为（原来用F1型浮阀塔板 时为0.030.04 MPa）第20页/共56页第二十页，共57页。 （4）从开车时800Nm/h气量至最

21、后达到3200Nm/h气量以上。表明操作弹性达到4以上，表明它具有很好的操作弹性。 （5）从1988年11月开始运行始终未发生因自聚而堵塞的现象（直至2000年拆除共计12年），投产2年9个月后大修时拆开此塔时发现虽然有氯乙烯的自聚现象，但气流、液流通道不堵塞，即防自聚堵塞很成功。 2天津化工厂 原由某设计院设计的高沸塔（浮阀塔，F1型），1400塔径，生产能力为万T PVC/年，未成功。 后由我们在1993年采用1000的塔，塔内件为New-VST，开车后不久(bji)即达到设计能力万T PVC/年，且高沸物为“0”（仪器根本测不出来），后来此塔能完成10万T PVC/年，足见与F1型浮阀塔

22、板相比，New-VST使生产能力提高100%以上，且质量指标大为提升。第21页/共56页第二十一页，共57页。 3浙江衢化电化厂 改造前用F1型浮阀塔板的700低沸精馏塔、700高沸精馏塔各两套，每套生产能力为万T PVC/年。 改造后，仅用一套700低沸塔、700高沸塔，生产能力达到万T PVC/年，且C2H2、高沸物等杂质含量均为“0”（仪器根本检测不出来），表明生产能力增加100%以上。 以后又在全国几十家PVC企业的百余座低沸塔、高沸塔用New-VST进行技术改造，即用它替代后F1型浮阀塔板或泡罩塔板，均达到上述几家企业同样的效果，将其归纳起来： 低沸物、高沸物杂质除尽，负荷能力大大提

23、高（提高50%100%以上）；塔阻力大为下降（低沸塔由原来降至，高沸塔由原来降至）；操作弹性很好，实际操作情况下体现为34；操作简便可靠；具有独特的防有机物（比如(br)氯乙烯）自聚而堵塞的能力（大沽化工厂从开始运行直至拆除共计12年未堵塞，其它各家同样也不堵塞）。总言之，New-VST比F1型浮阀塔板体现出多方面的优越性能。 第22页/共56页第二十二页，共57页。企业名称企业名称设备名称设备名称改造情况改造情况生产能力生产能力（万吨（万吨PVC/a）改造日期改造日期备注备注天津大沽化工厂低沸塔（600）更换塔板4.04.588，12后又新设计高沸塔（1000）更换塔板4.06097，8沧州

24、化工厂低沸塔（500）更换塔板1.33.091，11后又几次新设计制造高沸塔（700）更换塔板1.73.092，4沈阳化工厂低沸塔（460）更换塔板2.591，12高沸塔（650）更换塔板2.592，9锦西化工总厂低沸塔（600）更换塔板3.04092，596年又制造一次天津化工厂低沸塔（800）新设计7.592，2高沸塔（1000）新设计7.594张家口树脂厂低沸塔（400）更换塔板1.392，6仅24块塔板杭州电化厂低沸塔（500）更换塔板1.02.092，6焦作化工二厂低沸塔（500）更换塔板2.03.093，7低沸塔（600）新设计4.05.095，7高沸塔（900）新设计4.05.0

25、95，7低沸塔（600）更换塔板6.52000，4高沸塔（900）更换塔板6.52000，4表1 聚氯乙烯行业应用New-VST进行改造的部分(b fen)企业第23页/共56页第二十三页，共57页。郑州化工厂低沸塔（313）更换塔板0.61.094，10南宁化学工业集团公司低沸塔（600）更换塔板1.53.595，11高沸塔（800）更换塔板1.53.595，11江苏北方氯碱集团公司低沸塔（600）更换塔板2.53.594，9高沸塔（700）更换塔板2.53.594，9低沸塔（700）新设计5.06.096，2高沸塔（900）新设计5.06.096，2新沂电化厂低沸塔（600）新设计1.83

26、.095，6高沸塔（700）新设计1.83.095，6吉化电石厂低沸塔（500）新设计1.73.094，12高沸塔（700）新设计1.73.096，7太原化工厂低沸塔（500）更换塔板1.02.096，8高沸塔（500）更换塔板1.02.096，8低沸塔（500）新设计1.53.098高沸塔（700）新设计1.53.098云南化工厂低沸塔（450）更换塔板1.22.297，7高沸塔（600）更换塔板1.22.297，7第24页/共56页第二十四页，共57页。宜宾天原化工厂低沸塔（600）更换塔板5.0（万tVCM/a）98，2高沸塔（1000）更换塔板5.0（万tVCM/a）98，2衢化电化厂

27、低沸塔（700）更换塔板4.55.0（万tVCM/a）99，10高沸塔（800）更换塔板4.55.0（万tVCM/a）99，10德州石化总厂低沸塔（500）新设计1.63.299，11高沸塔（800）新设计1.63.299，11无锡电化厂低沸塔（600）更换塔板5.06.02000，1四川树脂厂低沸塔（700）新设计6.09.02000，3高沸塔（1000）新设计6.09.02000，3南通树脂厂低沸塔（500）新设计1.02.2（万tVCM/a）2001，1高沸塔（600）新设计1.02.2（万tVCM/a）2001，1第25页/共56页第二十五页，共57页。（二）化肥行业已应用于综合塔、饱

28、和热水塔、脱碳塔、 脱硫塔、等压吸收塔 1.化肥行业碳化系统综合塔的应用 国内小氮肥厂碳化系统尾气中氨的回收清洗系统，由于设备(shbi)（原为泡罩塔、S型塔板）性能差，氨的回收效果不好，因此会在管道中沉积碳酸氢氨颗粒而堵塞管道，甚至会进入压缩机而使气缸、活塞摩损带来严重的后果。为了确保避免此类事故的发生，则要求经回收清洗系统回收清洗后的尾气中含NH3量0.1g/Nm。同时从水的平衡角度要求用于吸收（清洗）的软水用量不得超过软水/T NH3的指标，但行业中普遍达不到此软水用量指标，其原因是原来的回收清洗塔系统中的塔内件性能较差。为了达到尾气中NH3的含量指标，就必须多加软水量，导致系统中的水量

29、不平衡，而需要大量将稀氨水外排，这既造成软水损失，并因NH3的排放而污染环境。 为了解决此顽症，关键的问题是需要采用优秀性能的塔内件，我们从1993年起先后将自有技术New-VST用于对碳化尾气氨的回收清洗系统的综合塔进行技术改造，取得很好的效果。下面举出几个实例：第26页/共56页第二十六页，共57页。 1.1 在河北省滹沱河化肥厂的应用 1993年河北省滹沱河化肥厂率先采用我们的New-VST技术，对直径1600的综合塔（原为S型塔板）进行改造，其生产能力为万tNH3/a，经改造后，软化水用量由原来的810t/h降至4t/h以下，稀氨水浓度由23tt增至1618tt，塔顶出口尾气中氨和二氧

30、化碳的含量均好于部颁标准（见下表）。 由于软水用量的大大降低，保证了碳化系统的水平衡，并且提高了氨的回收率，解决了环境污染问题。据厂方统计，由于节水(ji shu)（按4t/hr计）、节电（由两极动力改为一级）、氨回收三项所产生的年综合效益可达万元（以1993年NH3价为1200元/t NH3计）。取得了很大的经济效益和良好的社会效益，并且厂方技术人员与工人反映，过去操作不稳定、常发生波动，改造后则操作很平稳可靠。 表2 用New-VST改造氨回收清洗塔后的碳化尾气CO2NH3g/N NmH2Sg/N Nm压力压力MPa氨水浓度氨水浓度tt软水用量软水用量t/hr.进塔0.24.530.003

31、40.5203.7出塔0.10.070.00170.51518第27页/共56页第二十七页，共57页。 1.2 在四川美丰化工股份有限公司的应用 四川美丰化肥厂是以天然气为原料生产碳氨的，1995年将碳化尾气吸收塔改为带有冷却塔板的New-VST高效塔板，塔径为2000。在1995年12月1日，因尿素停产大修，合成氨系统总气量为22000-23000m/h，全部通过(tnggu)尾气吸收塔，经实际测定其数据如下表所示。从中看到，在进塔气体含量高达30g/m 以上的情况下，软水用量低于3（据工人反映，有时软水用量仅为0.30.4 t/tNH3），稀氨水浓度高达76tt，而出塔气体中氨含量低于0.

32、1g/ m。 在四川美丰化肥厂与河南新乡燃化总厂，进塔气体中氨含量超过20-30g/Nm，经采用带有冷却塔板的New-VST高效塔板，出塔尾气中氨含量远低于0.1g/ m。 多年来，经我们改造过的综合塔均达到良好的效果。浙江德清、开化、平阳、长兴、江苏太仓、灌云、如东、睢宁、武进、安徽蒙城、涡阳、四川内江、岷江、潼南、重庆丰都、长寿、涪陵、湖北南漳、江陵、河南新乡、河北南和、陕西榆林、云南蒙自、弥勒、湖南祁阳、江西于都等先后采用了New-VST与LLCT（近年已普遍采用此技术）技术进行改造后，其碳化系统普遍成为一塔流程，即原由主塔、副塔与综合塔构成，砍掉了固定副塔与综合塔后面的清洗塔，而仅用一

33、座综合塔，即单塔流程，在节省大量投资的同时，减少水电消耗，减少环境污染。第28页/共56页第二十八页，共57页。时间时间进气流量进气流量N Nm/hr软水加入量软水加入量t t/hr进塔气进塔气体体温度温度出塔气体出塔气体温度温度稀氨水稀氨水浓度浓度tttt出塔气含氨量出塔气含氨量g/ Ng/ Nm7：00230003.92830660.03858：00228503.92931680.04769：00228003.92931720.065010：00230003.93032740.078011：00225003.93032760.085012：00227003.93132740.076013：

34、00227503.93033760.084514：00226503.93032760.086515：00227803.93031760.0870表3 用LLCT改造回收清洗(qngx)塔后情况（1995年12月1日）注：本班(bn bn)产碳铵为吨第29页/共56页第二十九页，共57页。 2化肥行业饱和热水塔的应用情况 饱和热水塔是氮肥生产中充分利用余热以提高热效益的重要设备，它是实现气液直接接触的传热传质、增湿减湿的热利用过程，要求设备提供足够大的气液接触面积、大处理能力、较大的操作弹性，且压降要小。我国小氮肥企业原先大多采用散堆填料，存在气液接触较差、处理能力小、且填料强度差易破碎等缺点。

35、近年来有厂家采用不锈钢规整填料，虽说它克服了散堆填料的某些缺点，但有时会产生堵塞现象，尤其一次性投资高，企业难以承受。采用New-VST和LLCT技术代替原来的塔内件，为小氮肥企业解决(jiju)了这一难题。尤其是采用LLCT技术后，从产能、效率、压力降等指标均比New-VST又有较大的提高。 2.1 在河北丰润第一化肥厂的应用 河北丰润第一化肥厂于1992年采用New-VST技术对第二热水塔进行改造，该塔原为瓷拉西环填料塔，塔径为1800，热能回收效果差，且操作很不稳定，原拟用不锈钢规整填料更新，但一次性投资太大，后采用New-VST技术，一次性投资节省12万元，投入运行后取得显著效果（参见

36、下表）。第30页/共56页第三十页，共57页。 表4 第二热水塔改造(gizo)前后对比日期1992年气体温度 热水温度开机台数进口出口温度差进口出口温度差改造前4.1012511781121231154.1112411681101201054.121201128110120105平均温度差 8平均温度差 10.3改造后9.1011210210921071559.1111510312931091659.121101001088104165平均温度差 10.7平均温度差 15.7第31页/共56页第三十一页，共57页。 由上表可见改造前气体经第二热水塔后水汽平均升高10.3，改造后上升至15.7

37、，热水回收的热值增加约50%，这意味着对低品位热能的回收取得很大成功。采用New-VST后多回收的热能（按年产万t合成氨计），年经济效益在15万元以上（以1992年煤价计），厂方认为New-VST具有传热传质效率高、处理能力大、阻力小、能耗低、操作简便、弹性大及运行可靠等优点。 2.2 在河北丰润第二化肥厂的应用 该厂采用江苏版工艺（系统为），饱和热水塔为1800，原来内装矩鞍环填料，热回收效果不好，在日产60t氨的情况下，变换系统热水塔出口变换气温度经常在130左右，有时甚至高达140，严重超标（部颁标准的厂120；的厂110），同时系统阻力明显(mngxin)太大，正常情况下一般在，有时高

38、达，由于热水塔出气温度超标，加大了第二加热器和水冷器的负荷，使得水冷器出口变换气温度在50以上，有时高达60以上，变换气带水严重影响了脱碳系统的正常运行。 第32页/共56页第三十二页，共57页。 为改变上述情况，1997年8月份利用大修的机会，采用New-VST技术进行改造。改造后在七机满量生产（20000t NH3/a）的情况下，饱和塔出口半水煤气温度(wnd)在135-140左右，热水塔出口变换气温度(wnd)降至100-110，热回收效果较改造前明显提高。在变换率较以前高的情况下蒸汽添加还有所减少（经分析估算吨氨节省蒸汽300-400kg）。在其他条件不变的情况下，出水冷器的变换气温度

39、(wnd)降至40以下，改善了后边脱碳系统的操作条件。另外变换系统阻力也有了大幅度下降，从原先的变P成左右。总之，通过改造收到了明显的节能效果。 经计算，出热水塔变换气由130降至110，变换气带出的水蒸气量由850kg/t NH3降至400 kg/t NH3，这相当于节省的饱和水蒸汽440kg。下表列出了改造前后部分操作指标对比。第33页/共56页第三十三页，共57页。表5 饱和热水塔改造前后部分(b fen)操作指标对比饱和塔出口半饱和塔出口半水煤气温度水煤气温度热水塔出口变换气热水塔出口变换气温度温度水冷器出口水冷器出口变换气温度变换气温度饱和塔进水温饱和塔进水温度度系统压差系统压差MP

40、a改前120-130120-14050-60测温元件坏0.1-0.2改后135-140100-11030-40测温元件坏0.06部标120（1.0MPa）110（1.0MPa）350.08第34页/共56页第三十四页，共57页。 除去(ch q)上述情况，New-VST还曾用于化肥行业的其它工业塔的技术改造，例如脱碳塔、脱硫塔、等压吸收塔等，均取得与上述类似的效果，体现其良好的技术性能。企业名称企业名称塔径塔径/mm生产能力生产能力 kt/a塔板数塔板数塔板材料塔板材料改造日期改造日期山东邹城化肥厂180020-35饱和塔15块3041995.9热水塔12块Q235河南蔚氏化肥厂140035饱

41、和塔15块3041995.9-1996.1热水塔12块Q235河南孟津化肥厂160035-45饱和塔15块16MnR1995.12-1996.1热水塔13块安徽蒙城化肥厂180045饱和塔15块Q2351996.3河南延津化肥厂180045饱和塔15块Q2351996.4-5热水塔11块湖北当阳化肥厂220070饱和塔17块3041996.7热水塔12块Q235河北丰润第二化肥厂180020-25饱和塔15块Q2351997.8热水塔12块表6 使用New-VST改造(gizo)饱和热水塔部分企业的情况第35页/共56页第三十五页，共57页。B、LLCT（立体连续传质(chun zh)塔板）技

42、术 前已述及LLCT是近年在New-VST基础上开发出来的技术性能更优秀的高新技术，已在PVC、化肥、石化、煤化工、甲醇、酒精、氟化工等多个行业广泛使用，实际工业生产数据表明LLCT在生产能力、传质效率方面又有新的提高，阻力损失进一步下降，体现出了强大的生命力。 一、LLCT的结构、操作工况与性能 LLCT（立体连续传质塔板）系新型高效喷射型塔板，塔板上它采用矩形开孔，矩形孔上方设置带有矩形窗与筛孔并置的梯矩形喷射罩体。操作时液体自罩底孔隙四周进入罩内，气体自矩形板孔进入罩体中，将液体通过托液拉膜，破膜粉碎形成诸多细小液滴并分散在气体中，此气液混合物上升至罩顶碰撞到顶盖板后将部分折返，返回(f

43、nhu)的气体及液滴与后续上升的气液激烈碰撞、混合；气液混合物自罩体上部侧面的矩形窗与筛孔向两侧接近水平向下方向喷射而出，此喷出的气液混合物中的大液滴回落至液层中，经帽罩底隙再被压入罩体进行循环，而气液混合物（其中含有细小的液滴）则上升到罩体上方并上升至上一层塔板，这样在一层一层塔板中循环达到传质、传热分离的目的。第36页/共56页第三十六页，共57页。 该塔板打破了传统塔板（如泡罩、浮阀、筛板塔板等）平面的、阶梯式（间歇式）的传质区域的局限，使气液两相接触传质区域发展成为罩内、罩外、罩顶空间的范围，使板式塔板间空间全用于传质，在全塔上下形成了立体连续全方位传质，因而具有很好的传热传质作用（参

44、图4）。 由于LLCT乃采用喷射型结构，使液体以细小的液滴分散在气体中且不断翻腾，大大增加了气液接触传质面积与传质系数，且由于在板间空间停留时间长，即大大提高了气液两相接触传质的时间，从而(cng r)大大提高其传热传质效率（比New-VST又高出5%10%以上）；并因其采用矩形开孔，可使塔板开孔率大大提高（比New-VST提高30%以上），加上其它一些结构因素，从而(cng r)大大提高了生产处理能力（可比F1型浮阀塔板提高倍以上，且比New-VST还可提高5070%）；并且由于气体并不通过较深的板上液层，而仅须克服提升液膜厚度（比板上液层浅）产生的阻力，因而可显著降低压力降（其板压降比浮阀

45、塔板、泡罩塔板低40%以上）；另外由于有高速气流的冲刷作用，抗堵塞能力特别强，因此很适用于固体颗粒及易发生自聚的物料，另外，由于LLCT板上液层为清液层，进入降液装置中的液体量本属于清液层，故对易发泡物料也具有良好的适应性。第37页/共56页第三十七页，共57页。图 LLCT帽罩结构(jigu)简图图4 LLCT结构(jigu)和操作工况第38页/共56页第三十八页，共57页。 二、LLCT工业技术应用实例 行业氯乙烯精馏提纯 近几年，由于开发出了比New-VST性能更好的LLCT技术，为了使PVC企业的低、高沸精馏塔的水平进一步提高，尤其在传质分离效果与New-VST相同的条件下大幅提高生产

46、通过能力，我们已改采用LLCT技术对PVC低、高沸精馏塔进行技术改造。目前已有约20家企业采用了此技术。 通过使用LLCT改造的低沸、高沸精馏塔后，表明又比用New-VST改造的低沸、高沸精馏塔各方面性能有了新的提高。 1处理能力更大。又提高了5070%以上，比如用New-VST改造的600低沸精馏塔通过能力可达万T PVC/年，而用LLCT的600低沸精馏塔通过能力可达万T PVC/年以上。 2传质效率更高。又提高了510%左右。 3阻力更小。又降低了35%左右。 4操作弹性更好。又提高了38%。 5防有机物（如氯乙烯）自聚而堵塞(ds)的能力与New-VST相同，即也具有独特的防有机物自聚

47、堵塞(ds)的能力。第39页/共56页第三十九页，共57页。第40页/共56页第四十页，共57页。2.化肥行业饱和热水塔 虽然饱和热水塔采用New-VST改造后取得了提高热能回收的效果。但它仍有不足，比如若要求通过改造饱和热水塔生产能力大幅度提高，有时则比较困难；另外它虽然在阻力上比以往的一些塔内件要低，但要进一步降低阻力也不容易。而一些企业恰恰提出了这些要求，比如有的厂饱和热水塔塔径仅为1400mm，却希望通过60kt/a合成氨的生产能力，且阻力要求仅为。针对这类饱和热水塔的技改要求，近几年我们采用在New-VST基础上，经改造结构，又提出了性能更好的技术LLCT，并将此技术应用于饱和热水塔

48、的技术改造，取得很好的效果。 采用LLCT改造饱和热水塔时，我们利用计算机模拟的优化结果，吨氨循环热水量采用10-12吨，这不仅节约动力消耗，且由于降液装置可以大为缩小，因而使LLCT塔板有效区域增加。另外，由于帽罩结构本身的特点及矩形板孔，使它在板面上的开孔率得到增加，从而比New-VST进一步提高生产能力。 由于LLCT的优异性能在饱和热水塔中发挥出来，使采用此技术改造的饱和热水塔不仅完全(wnqun)达到用New-VST改造饱和热水塔的热能回收效果，而且又有了突破。首先是生产能力大为提高，我们已使当阳化肥厂2200mm塔通过100kt/a的能力，最近又使微山化肥厂1400mm饱和热水塔通

49、过60kt/a合成氨的能力。根据新近的设计，1800mm塔可通过95kt/a合成氨的能力，2200mm塔可通过120kt/a合成氨。2600mm塔可通过160-170kt/a。另外，由于其帽罩结构的特点加上对板开孔进行了圆弧加工处理，使系统阻力也有突破，一般情况下阻力可确保在左右。第41页/共56页第四十一页，共57页。表使用LLCT改造的部分(b fen)饱和热水塔的情况企业名称企业名称塔径塔径/mm生产生产能力能力 kt/a塔板数塔板数塔板塔板材料材料改造日改造日期期湖北江陵化肥厂220070饱和塔15块3041997.4热水塔12块河南驻马店化肥厂180045-55饱和塔12块Q2351

50、997.8热水塔12块山东莱西化肥厂2600100饱和塔13块3041997.8热水塔12块湖南祁阳化肥厂180025饱和塔14块3041997.9山东莱西化肥厂2600120饱和塔13块3041999.8热水塔12块湖北当阳化肥厂2200100饱和塔17块3042000.5热水塔12块Q235云南开运红磷公司2200100饱和塔15块3042001.9热水塔12块山东微山医药化工公司140060饱和塔15块Q2352001.12热水塔12块湖北宜昌田田化肥厂200045-50热水塔10块Q2352002.11山东联合化工公司140040饱和塔12块3042004.5热水塔10块江苏泗洪化肥厂

51、180040饱和塔12块3042004.7热水塔10块Q235重庆华强化工公司160025饱和塔15块3042004.9热水塔16块Q235山东莱西化肥厂2600140饱和塔13块3042005.6200070热水塔10块304第42页/共56页第四十二页，共57页。 通过使用LLCT改造饱和热水塔后，表明了LLCT比New-VST性能更优秀，具体表现为： 1处理能力更大。又可提高5070%以上。比如湖北当阳化肥厂用New-VST技术时，2200饱和热水塔生产通过能力为万T NH3/年，而改用LLCT技术时，新设计的2200饱和热水塔则能通过12. 0万T NH3/年。 2传热传质效率(xio

52、 l)更高，又提高了510%左右。 3阻力更小。又降低了35%左右。 4操作弹性更好。又提高了约38%。第43页/共56页第四十三页，共57页。 . LLCT技术在甲醇精馏塔上的工业应用 随着甲醇市场的不断扩大，氮肥企业新上联产甲醇装置或原有联醇装置扩产改造的积极性在逐步提高，其中甲醇精馏塔是决定甲醇产品质量和生产消耗的关键设备，它的塔板数和分离效率要求较高，以前大多数厂家采用浮阀、斜孔筛板、浮动舌型等塔板，塔板数为7585块左右。但生产仍不能满足要求，产品的等级、收率都较低，生产能耗也较高。近些年随着新型塔板及新型波纹填料在甲醇精馏塔的应用，使得塔的处理能力(nngl)、分离效率和产品质量大

53、为提高。下面以LLCT技术在甲醇精馏主塔应用实例，介绍其使用效果。 某企业主要产品是碳酸氢氨和联产甲醇，其中合成氨年生产能力(nngl)为6万吨，甲醇年产万吨。2000年欲将甲醇提高到年产3万吨，在99年12月份借大修机会，首先对原75层浮阀塔板的甲醇精馏塔进行改造，去掉其75层浮阀，换成66层LLCT塔板，板间距不变、降液管不变、支撑结构不变，由于将塔板数减少，故将管口位置进行了调整，改造结果如下： 生产能力(nngl)：改造后主塔每班产甲醇最高为吨，则年产甲醇为万吨，最低每班产甲醇吨，合年产万吨。因此塔的处理能力(nngl)比改造前提高了一倍左右。 第44页/共56页第四十四页，共57页。

54、 塔板效率：甲醇产品质量稳定为优级品，产品分析(fnx)报告显示各项指标均达标或超过GB338-92甲醇质量优级品指标，因而使每吨产品价格较改造前提高了100元左右，经济效益相当可观。 降低蒸汽耗量：每吨甲醇蒸汽耗量由改造前的吨降低到吨以下，年节约蒸汽量12000吨左右。 投资少：改造中利用原塔体只更换塔内件，并尽量保留原塔板支撑圈、降液板等，节约了大量改造费用，并在一周内即完成了改造任务。 以上数据充分显示了LLCT技术的优良特点，改造后塔板数减少了，而产品质量较之以前却有明显提高，说明其传质效率大大提高，通过能力扩大了一倍，并显示了其阻力降低的优点，表现在吨甲醇蒸汽消耗减少。该技术不仅在甲

55、醇精馏主塔上获得了应用，在甲醇精馏预塔及三塔流程的加压塔上也获得了成功应用，均体现了其优良特性。下表列举了一些使用厂家：第45页/共56页第四十五页，共57页。表9 使用LLCT改造的部分(b fen)甲醇精馏塔的情况厂名厂名项目项目塔径（塔径（mm）原生产能力原生产能力（万吨（万吨/年）年）改造后生产能力改造后生产能力（万吨（万吨/年）年） 河南孟津化肥厂（预塔）8001.52.5（主塔）1200石家庄滹沱河化肥厂（预塔）8001.53.0（主塔）1200山西丰喜肥业临漪分公司（预塔）1600新上5.0（主塔）2000河南孟津化肥厂（预塔）1200新上8.0（主塔）2000河南洛阳汝化化工公

56、司（预塔）12001.22.5（主塔）1200山西丰喜肥业临漪分公司（主塔）1000新上1.5山西平陆丰喜肥业有限责任公司（预塔）800新上1.5（主塔）1000河北凯跃化工有限公司（预塔）8002.02.5（主塔）1200江苏淮安华尔润化工有限公司（预塔）800新上1.8（主塔）1100山东滨州天阳化工有限公司（预塔）1000新上4.0（主塔）1500第46页/共56页第四十六页，共57页。 4.其它行业 另外，LLCT技术在石化、焦化及精细化工行业也获得了广泛的应用，比如在石化行业的污水脱硫塔、常压塔、气分装置丙烷塔、丙烯塔等装置上，在焦化行业脱苯塔、蒸氨塔、甲苯塔、纯苯塔等装置上，在醋酸

57、(c sun)厂应用在乙醛吸收塔、蒸馏塔、醋酸(c sun)浓缩塔，在氯碱行业偏氯乙烯蒸馏塔等。第47页/共56页第四十七页，共57页。 主要技术特性（与New-VST相比） 梯矩形立体(lt)喷射塔板（LLCT）是在新型垂直筛板的基础上进行结构上的改进顶板与喷射板之间增设天窗、喷射板处增加折流挡板并且把不同高度的帽罩在塔板上错落排布，这样在正常工作时大大减少了罩间对喷的程度，从而使LLCT性能与New-VST相比有以下提高：板压降降低（干板压降降低30%左右、湿板压降降低35%左右）、生产能力提高（约50%70%左右）、操作弹性增大（38%左右）、雾沫夹带降低（大于80%）。实验表明梯矩形立体(lt)喷射塔板（LLCT）是一种更为优秀的喷射型塔板，通过在化肥、PVC、甲醇、石化、焦化等行业的成功应用，也充分证实了实验数据的正确性。第48页/共56页第四十八页，共57页。New-VST与LLCT工业应用(yngyng)情况概括 1使用行业：PVC（氯碱）、化肥、制药、甲醇、酒精、 石化、煤化工、氟化工、碳酸二甲酯等共55种类型的塔 上成功使用，总计已达千余座。 2单元操作：蒸馏（精馏）、反应精馏、吸收、解吸、增 湿、汽提、热交换、除尘等。 3被改造的塔内件：浮阀、筛板、泡罩及其变种；散堆填 料（颗粒填料）与规整填料（我们体会