双氧水浓缩装置中的精馏塔是双氧水浓缩的主要设备,在双氧水浓缩装置中的精馏塔内一般装填有分离效率较高的规则填料,该填料的型号基本上是JKB-250y(SM-250y)、JKB-350y或是瑞士苏尔寿公司生产的M252y,瑞士生产的M252y与JKB-250y的比表面积、分离效率基本上是相同,不同之处在于M252y型填料的阻力小通过能力比JKB-250y高20~30%,类似国内的双向曲波250y型填料。一般塔内填充高度为4~6米,根据计算精馏塔把双氧水浓度由25%提高到50%只需3块多理论板。照此计算双氧水精馏塔内的JKB-250y、M252y等填料的每米理论板数只有0.5~0.7块,非常低。究其原因主要有两个:一是双氧水和水的表面张力大,对填料板片的浸润性差;二是双氧水浓缩装置中的液体负荷很低只有0.7~0.9m3/m2h,这么小的液体流量使得填料表面的润湿率大幅下降,润湿率可能只有10~25%,采用孔板波纹填料特别是大于等于250m2/m3的规格型号,在液体负荷低于3m3/m2h时传质效率就会下降。本来JKB-250y(或SM-250y、M-252y)型填料的每米理论板数可达2~3块理论板,但在低液体负荷时则可降低为不到一块理论板,其主要原因就是在低液体负荷下填料的表面润湿率太低。因此在液体表面张力大且为极低的液体负荷下采用何种技术措施增大液体对填料表面的浸润性,提高填料表面的润湿率是提高填料分离效率的关键。
液体对孔板波纹填料的润湿性能与以下因素有关:1、填料的波纹倾角(对塔轴倾角)越小润湿性能越差,反之润湿性能则越好。但波纹倾角太大填料的阻力会大幅增加,要具体情况具体分析。2、孔板波纹填料的齿形角越小,润湿性能越差,反之则润湿性能越好。3、孔板波纹填料板片上的小孔在开孔率一定的情况下孔径越大润湿性能越差,反之则越好。孔的形状也以非圆为好。4孔板波纹填料板片的表面结构形状则是越有利于布液导液越好。这也是填料提高润湿性能的***主要的部分,而且要根据不同的液体负荷采用不同的板片表面结构形状,即大液体负荷采用的填料表面结构形状是不同于中等液体负荷和低液体负荷时的表面结构形状的。在大液体负荷时布液效果非常好的填料表面结构在中等液体负荷或低液体负荷时的布液效果可能很差,而适用于低液体负荷时的填料表面结构形状则完全不适用于高液体负荷。这就是为什么孔板波纹填料在高液体负荷时分离效率不如颗粒填料的主要原因。
双氧水生产设备中的浓缩装置投资较大而精馏塔又是该装置的关键部分,精馏塔能否满足分离要求主要看选择的填料了,填料的分离效率达不到4块理论板/米双氧水浓缩的技术指标(50~70%)就难以保证。因此如何提高双氧水浓缩装置中精馏塔内填料的浸润性使其具有高润湿性,就成了关键之中的关键了。
根据前面所提到的与填料板片提高润湿性能有关的因素,双氧水精馏塔填料需要确定的是孔板波纹填料的波纹倾角,齿形角、小孔的开孔率、孔径的大小及小孔的形状,以及波纹板片的表面结构形状,这些因素的确定看起来容易,实际确定时其难度是很大的,因为任何一项的确定都离不开实验和实践经验的总结,双氧水精馏塔内不宜采用常规结构的250y型孔板波纹填料,不能做没有把握的事,不能随便冒险。
天津市春江振华塔器技术有限公司根据多年的经验研发出了适用于双氧水浓缩装置中的精馏塔填料,该填料的结构完全不同于常规的通用的孔板波纹填料,从外观上一眼就能明显看出差别,采用极简单的手段就能明显地比较出填料板片对液体的浸润性、润湿率高于常规的孔板波纹填料(包括SM-250y),就能观察到填料在低液体负荷下具有很强的分布性能。因此,该填料在极低的液体负荷下所具有的分离效率也是常规通用的孔板波纹填料无法相比的。在双氧水精馏塔中CJ型双氧水精馏塔专用规则填料,完全能满足分离的要求,安全有保证。
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