规整填料在TDI 精馏塔中的应用

徐国军

（临港骏驰化工有限公司，河北 沧州 061000）

引言

规整填料是一种按照几何图形均匀排布的填料，整齐的堆砌在塔内中，其主要有表面积非常大，压降相对较小，流体分比较均匀，传质传热的效率特别高、应用非常广等优点。金属规整填料是最早被开发的，而后塑料、陶瓷、碳纤维等规整填料相继被开发出来。作为填料塔中最为基本的构件，填料的性能优劣对于填料塔操作性能有着直接的影响。所以，在填料塔设计中塔的填料选择是非常重要的一个环节，而在TDI精馏塔中应用规整填料也就变得尤为重要。

1 在TDI 精馏塔中规整填料的应用原因

现阶段，我国国内精馏塔中所使用的填料多数都是陶瓷以及铝质矩鞍环。在进行TDI 精馏塔的安装中，通常都会采用传统的安装方法，也就是使用瓷质鲍尔环填料，这些填料都是散装乱堆的。使得在实际的生产过程中，气液量所产生的波动非常频繁，而且塔内的填料非常容易出现破碎和变形的现象，这些填料的碎片就会不断的从箅子板上泄漏出去，有些是随着到达了塔的底部，而有些则是受到气流的影响从气象出口管中流出去，从而对热水泵以及压缩机的正常运行带来严重的威胁，也会进一步的将全塔阻力提升。此外，在与该设计类似的条件中，设备的直径以及高度都明显较大，进而会导致设备的投资增加。很多设备都运行了很多年，每年都需要对系统进行大规模的维修与养护，在清洗过程中需要将填料全部的扒出来，倘若不进行清洗或者清洗的不干净，就会增大系统的压降，这样在气流的冲刷之下，磁环就非常容易破碎，可能会出现安全事故[1]。

2 规整填料在TDI 精馏塔中应用的选择

在对TDI 精馏塔进行二期扩建时，就可能出现气液量增加的情况，这样在选择使用散装填料中，无疑会导致设备直径以及高度的大幅度增加。根据相关的实践研究发现，苏尔寿的金属波纹规整填料，如图1所示。在使用过程中能够有效的解决这一问题。TDI精制塔、采出槽、输送泵、冷却器、循环泵等诸多设备是TDI 精馏塔系统中的重要组成部分。因为粗TDI 中存在着一定量的HCL 和着色物质，虽然HCL 的量比较小，但是其作用非常大，从而利用侧线出料的方式进行。通过侧线采出的TDI 会随之进入到TDI 采出槽中，并借助TDI 泵将其输送到相应的TDI 冷却器中，待其被冷却到40 ℃时，就需要进行成品贮存[2]。

图1 金属波纹规整填料图

在循环泵的作用下釜液会被输送到再沸器内部，通过压蒸汽进行加热，使其温度达到156 ℃左右，再将釜液返回到塔的底部，不过在这一过程中不可避免的会在塔的底部浓集少量的重组分，如焦油等。因此，需要在循环泵的出口处增加一道工序，也就是将一股物料定量的采出，在焦油浓缩工序返回。塔顶冷凝器的主要作用就是将进入其中的塔顶气象通过循环热水使其逐渐的冷却，而TDI 凝液槽中有凝液进入后，就需要用回流泵将其输送到塔顶进行回流，出口的一股物料在返回时可能会在300#系统中，也可能进入到450#系统中，并要对塔顶轻组分进行及时的移除。如果二级冷凝器中进入的是不凝气，在冷却时就需要用冷冻水进行，凝液缓冲槽中进入了冷凝液之后，就需要利用循环泵将其输送到相应的HCL 汽提工序之中，而真空机组则会被不凝气提所填充。

3 规整填料在TDI 精馏塔中应用的填装说明以及相关的注意事项

在TDI 精馏塔中应用规整填充材料时需要对填充说明进行全面的了解与解读，并对所提出的注意事项引起高度重视，这样才能够将其作用充分的发挥出来。具体的注意事项如下：

1）在进行规整填料的填装时，需要尽量遵守由下而上的原则进行，在最低的填料层开始往上填充。不过受到使用情况影响，有一部分的填装并不能够由下而上的进行，或者因为床层的高度不同需要将其进行同时装填，那么就需要将相应的安全防护措施做好，以免出现安全事故，进而确保下层安全，顺利的进行工作[3]。

2）每层的填料都需要尽可能的做到在塔附近的地面上将其组装完成，进而为其顺利安装提供充足的保证。所有的填料都需要被吊到相应工作入孔的位置上，然后根据安装位置进行逐步的下放。不过在安装过程中还存在着一些特殊的情况，也就是当一定数量的填料在安装完成后，可以在确保安全的情况下工作人员能够在填料上站立工作，但是人行道板一定要在第一层上面使用，如果没有人行道板是不符合要求的[4]。

3）通常情况下，各填料层之间都需要根据相关规定设置一定的角度，这是非常重要的注意事项，在整个填装过程中，务必要将这项工作任务坚持到底。

4）精馏塔周围的填料一定要与整个塔圆周进行接触，不允许在床层内部出现间隙，任何间隙都不能有，倘若发现有间隙，必须要将其完全填满，在填充时可以使用窄条填料。

4 TDI 精馏塔中应用规整填料的特点

在应用规整填料后，TDI 精馏塔的优势特点变得更加明显。设备的整体处理能力非常大，在运行过程中生产量不断的加大，而且生产产能也了进一步的提升；分离效率也变得更高，每米填料能够将5 块～10块的理论板进行有效填充，这对于原有设备中塔高不变的情况而言非常有效，极大的增加了理论板数；在使用规整填料后，填料的空隙率变得非常大，再加上金属丝网毛细作用比较强烈，使得填料表面形成了一层比较均匀的液体薄膜，这种薄膜非常轻薄，而且持液量也比较小，所以及时是在其流通量比较大的情况下也不会产生大的降压，因此，各个精馏塔在操作时的压力以及温度都会快速的降低，这样产品的质量以及收获率就能够大大提高，而产品的精度也能更高[5]。

除此之外，在TDI 精馏塔中应用规整填料可以有效的提高分离效率，并减小滞液量，用较小的回流比，将分离目的高效的达成，而能耗也会明显的降低。在TDI 精馏塔中应用规整填料，还能够将操作弹性有效的增加，以往所使用的精馏塔的投资成本非常高，而且需要使用的塔数也在不断增加，流程也非常的长，因此，在操作过程中稳定性不足，而且产品质量也得不到保证。而规整填料在TDI 精馏塔中的应用，不仅能够将成本极大的降低，而且操作弹性非常大，在设备运行时也非常平稳，产品精度以及产量都有着明显的提高。

5 规整填料在TDI 精馏塔中的实际应用效果

在TDI 精馏塔中应用规整填料，使得设备在使用过程中能够顺利的运行，而且运行系统非常稳定，有着极好的负压分离效果。如表1 所示，是设备投入运行中的相关数据，通过对这些数据的对比分析，能够发现蒸馏塔底部的温度、顶部的温度和压力等都非常的稳定，规整填料的分离效果非常明显，轻重组分在分离过程中也相对均匀，整体运行所受到的阻力都比较低，而且质热交换效果特别明显，这样TDI 精制系统的纯度也就随之有效提高，为系统的稳定提供了保证，也实现了经济效益的最大化[6]。

表1 设备运行数据

6 结语

在TDI 精馏塔中应用规整填充材料，需要根据具体的情况选择出合适的填料，苏尔寿的金属波纹规整填料在应用过程中具备良好的企业分离能力，而且使用使命相对较长，能够更好地进行负压分离，而气液轻重组分在分离过程中也相对均匀，能够促进质热进行充分的交换，将精馏塔设备的高度以及直径极大的降低，降压非常低，而设备的投资也就随之不断的减少，在维修过程中也能够减少甚至是防止安全隐患的产生或者存留。这样TDI 精馏塔设备能够正常的运行，在连续运转中也不容易出现故障问题，从而在一定程度上为工艺系统安全、可靠、平稳的运行提供相应的保障，而相关的企业也能够有效的节省大量资金，获得最大化的经济效益。