規(guī)整填料在空分設(shè)備中的上塔,粗氬塔和精氬塔獲得廣泛應(yīng)用,使空分設(shè)備的能耗、氧和氬的提取率,裝置的啟動時間及變工況技術(shù)都有明顯提高。規(guī)整填料塔一般具有以下幾方面的特點:
(1)規(guī)整填料壓降顯著低。由于規(guī)整填料中氣一液兩相呈膜式接觸,不同于篩板塔中兩相的鼓泡接觸,因此填料塔的壓降只有篩板塔的1/4~1/6。如規(guī)整填料上塔的操作阻力為3.5~4.2kPa,底部的操作壓力僅為35~45kPa,下塔一般仍采用篩板塔,操作阻力亦未改變,因此下塔的操作壓力相應(yīng)下降了0.05~0.06MPa,一般為0.44~0.48MPa,這樣空壓機的軸功率可降低5%~7%。
(2)規(guī)整填料分離效率高。上塔的操作壓力越低,就大大有利于氧、氮、氬的分離,尤其是氧和氬的分離,一般氧的提取率可以提高1%~3%、氬的提取率可以提高5%~10%,實踐證明,空分設(shè)備氧的提取率已達到99%以上,氬的提取率已達到80%以上。經(jīng)實測,上塔含氮污的含氧量均可少于0.1%,甚至可達到150~200×10-4%,就是說明上塔已達到完整的精餾工況。由于氧的提取率高、加工空氣量少,空分設(shè)備的能耗已下降至0.4~0.45kwh/m3O2。
(3)規(guī)整填料持液量少。規(guī)整填料塔持液量一般僅為塔容積的1%~6%,而篩板塔的持液量為塔容積的8%~10%。持液量少,意味著液體在塔內(nèi)停留時間短,操作壓降小,有利于變工況操作。規(guī)整填料塔設(shè)計范圍可達40%~120%。
(4)規(guī)整填料空隙大。規(guī)整填料的空隙率達95%以上。在篩板塔中孔板面積占塔截面的80%,而開孔率均為8%~12%,均遠遠少于填料層的空隙率。對同一負荷而言,填料塔的塔經(jīng)比篩板塔??;一般情況下其截面積只有篩板塔的70%左右,這對于大型空分設(shè)備來說,塔經(jīng)縮小有利于運輸。
(5)裝置啟動時間大幅度縮短。上塔采用規(guī)整填料后,其正常精餾時所持有的液體量大幅度下降后,使空分設(shè)備的啟動時間大幅度縮短,一般啟動時間僅需26~30小時。
(6)氬餾分中的含氧量約為90%左右。欲采用低溫精餾法直接降低到1~2×10-4%,精餾塔的理論塔板數(shù)約需180塊,篩板塔板約需300多塊,阻力高達100kPa左右,顯然粗氬就無法排出塔外,而規(guī)整填料高約需45m左右。阻力僅為14~16kPa,因此全精餾制氬工藝的實現(xiàn)成為可能。