[00784110]基于相界面调控的大型化立体高效复合塔板及其配件的研制与应用

该成果来源于国家973子题，属于化工分离领域。蒸馏是应用最广、总能耗最大的化工分离过程。大型化和高效化是蒸馏过程发展的必然趋势，是制约化工、炼油和医药等分离过程节能降耗的瓶颈，也是中国塔器技术的软肋。基于三膜表面更新传质模型和瞬时相界面最大化调控的理论，从界面更新和空间相界面调控两方面入手，利用板式塔和填料塔优势互补，研制系列高效立体复合塔板及其配件，并实现工业化应用。主要内容：①基于界面更新调控，首次采用梯形垂直长条帽罩与规整填料有机结合，开发出一种超大处理能力、高效率的NS倾斜长条立体复合塔板及其配件，工业应用表明仅更换塔板就可提高处理能力4倍，同时提高效率30%以上，节能50%以上，节省投资80%以上，解决了现有装置处理量翻番的扩能改造难题；用于新塔建设，可节省投资40%以上。②基于空间相界面积调控，开发出适合于塔器大型化的“全混级”、高点效率、低压降、大通量的NS高效穿流式立体复合塔板及其配件，正常操作空塔动能因子高达2.41，压降不大于1kPa，点效率高达95%以上，处理能力提高1倍以上，效率提高50%以上。③在NS高效穿流式立体复合塔板的基础上，建立了基于点效率的非平衡级模型，解决了现有精馏计算模型准确性差的难题，为将蒸馏学科从传统的凭经验、半经验过渡到依靠半理论以至理论提供了依据和支持。该成果通过相界面调控有效地解决了蒸馏塔处理能力和传质效率之间的矛盾，开发的系列NS高效立体复合塔板为化工、环保、医药等分离过程消除蒸馏塔大型化的瓶颈、提高生产能力和分离效率、降低能耗、实现节能减排提供技术支撑，提高了中国塔器技术水平，促进了蒸馏学科的发展。已获专利9项，实审生效发明2项，发表文章36篇，被SCI、EI收录9篇次。获中国技术市场金桥奖、山东省技术市场金桥奖优秀项目一等奖，中国发明协会金奖。获该成果已通过山东省科技厅鉴定，达到国际领先水平，成功应用于国内石化行业的47座塔器，据不完全统计累计实现经济效益15.8亿元。