立體傳質(zhì)塔盤在減壓塔底汽提段的應(yīng)用

[摘要]介紹大通量新型高效塔板立體傳質(zhì)塔板CTST,首次將其應(yīng)用在常減壓裝置減底汽提段,并對塔板邊緣進行鋼條加固,即滿足生產(chǎn)需要,又解決塔底汽相沖擊大、易結(jié)焦等問題,取得很好的經(jīng)濟效益。

[關(guān)鍵詞]CTST塔板減壓塔拔出率

中圖分類號:TH6文獻標識碼:A文章編號:1671A-7597(2009)0710117-01

一、前言

山東石大科技集團實驗廠北蒸餾減壓塔,2004年對裝置進行的擴量改造,由50萬噸/年擴到80萬噸/年,改造后減壓塔塔底汽提段塔盤采用大固舌塔盤設(shè)計,但運行不到三個月,就因為減底汽相沖擊脫落,造成塔盤緊固件進入減底泵,并損壞了葉輪,更重要的是,塔盤沖反脫落后,減底渣油中的輕組份含量增加,減壓塔的拔出率降低,整體效益受到很大影響。針對這種情況,我單位技術(shù)質(zhì)量部和車間技術(shù)人員經(jīng)過多次考察,并結(jié)合減壓塔底的情況,了解到由河北工業(yè)大學研究的CTST立體傳質(zhì)塔盤,能滿足我們的生產(chǎn)要求,并據(jù)了解國內(nèi)還沒有將此類塔盤運用到減底使用的例子,我們在項目實施改造后,取得了很好的經(jīng)濟效益,并解決了相關(guān)的設(shè)備隱患。

二、原塔盤存在問題

(一)容易堵塞。由于大固舌塔盤(在平鋼板上沖壓出舌頭)的結(jié)構(gòu)如圖一所示,決定其容易堵塞,如果再加上

此位置的渣油性質(zhì)易結(jié)焦,更容易堵塞。

(二)塔板效率低。工藝校核結(jié)果表明,操作點偏離了最佳操作工況,被凝聚物及固體顆粒黏堵的部分,固舌將部分或全部失效,容易在塔板上產(chǎn)生液相溝流,氣相進入塔板時分布不均勻,汽液相不能充分接觸,使塔板的傳質(zhì)效率降低。

(三)操作彈性小,不能擴能。由于固舌的結(jié)構(gòu)是固定死的,實踐證明,當加工的油品減渣中輕組份含量大時,固舌塔盤會因汽相速度太快,造成分離效果不好,當加工量小時,則因汽相速度不夠,造成淹塔操作。

(四)緊固件易脫落。實踐證明,采用SLB等緊固件,在塔盤多次受汽相大沖擊下,容易開始松動,時間一長,就會發(fā)生緊固件脫落,從而造成塔板脫落,將是非常嚴重的事故。

三、CTST立體傳質(zhì)塔板性能簡介

立體傳質(zhì)塔板(CTST)結(jié)構(gòu)和塔內(nèi)的排布如圖二所示。它由矩形開孔塔板、設(shè)有篩孔的梯形噴射罩和分離板組成。CTST為氣液并流噴射型塔板,氣液不再進行鼓泡操作,而是氣體自板孔進入噴射罩內(nèi),液體有噴射罩底部進行噴射罩內(nèi)。在整個板上氣液經(jīng)歷拉膜→破碎→碰頂折返→噴射→對噴→分離六個過程。在這六個過程中氣液兩相的接觸包括了塔板至噴射罩及分離板的整個空間,打破了傳統(tǒng)塔板傳質(zhì)區(qū)域為平面型式的局限,CTST的塔板間的空間利用率可達到20%-60%。

CTST塔板性能特點:

1.通量大。由于CTST的氣體通道-塔板開孔為矩形,便于開孔排列,同時單孔面積很大,一般矩形孔大于40×120mm,工業(yè)應(yīng)用中最大已達70×350mm,所以其開孔率可以超過20%。由于分離板的作用,使得噴射出的氣液能夠有效分離,大幅度減小了霧沫夾帶,提高了操作上限。

2.塔板效率高。氣液在罩內(nèi)及罩外接觸非常充分,氣體把液體分散為小的液滴,大幅度提高了氣液兩相的接觸面積,并且在激烈的噴射工況下,使液滴的表面不斷更新,以維持高的傳質(zhì)、傳熱推動力,

3.抗堵塞能力好。由于CTST的流通空間大,帽罩內(nèi)外的間隙較F1型浮閥的空間大,空間利用效率也高,所以固定閥不會卡住閥腿,也不會出現(xiàn)閥體粘連現(xiàn)象,不容易被大顆粒、易結(jié)焦、易自聚的物料堵塞。

4.塔板壓降低。由于CTST塔板特殊的噴射型操作工況,氣體不再由板上較深的液層通過,因此CTST塔板的單板壓降比較低,相同負荷下比F1浮閥塔板低20%以上。

四、減底塔板改造

表一

1.設(shè)計改造參數(shù)。減壓塔底塔徑1800mm,原油進料量100萬噸/年,常壓拔出率35%,減壓拔出率30%,減壓塔底設(shè)計無汽提蒸汽,操作壓力2.5Kpa(絕壓),汽化段壓力4.0Kpa,進行塔內(nèi)水力學計算和設(shè)計核算,結(jié)果見表一。

2.減壓塔底汽提段共設(shè)有塔板四層,考慮到原固舌塔盤因受汽相沖擊造成脫落的情況,對塔板除進行用SLB緊固件緊固外,另在塔板的邊緣用316L鋼條和角鋼進行加固,并對SLB等緊固件的螺桿與螺帽間進行點焊。

3.考慮到減底渣油溫度比較高380℃,并且硫腐蝕性特別強,決定塔板及帽罩、緊固件均采用316L材質(zhì)。

五、改造后運行效果

改造前后減渣油中輕組份含量對比表:

六、結(jié)論

通過改造,CTST型塔板具有抗堵性能好,操作彈性大,傳質(zhì)效率高等特點,至今都未進行維修,也沒有發(fā)生塔板沖反脫落等現(xiàn)象。另外減渣中<520℃的輕組份含量,有明顯的下降,由改造前的6.7%左右,降低到3.74%左右,整個減壓部分的拔出率提高了0.95個百分點,按照一年80萬噸的加工量,取得了很好的經(jīng)濟效益,達到了預期的改造目標。

參考文獻:

[1]呂建華等,立體傳質(zhì)塔板在常壓蒸餾裝置擴能改造中的應(yīng)用,2005,3:44-45.

[2]張文林等,立體傳質(zhì)塔板在常壓蒸餾裝置擴改中的應(yīng)用,天然氣化工,2005,6:30-34.

[3]張文林、呂建華、李春利、李柏年、劉繼東,立體傳質(zhì)塔板在環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置擴改中的應(yīng)用,石油與天然氣化工,2003,3:216-218.

[4]李正有,CTST型塔板在分餾塔擴能改造中的應(yīng)用,石油技術(shù)與應(yīng)用,2006,7:285-288.

作者簡介:

張明超,1999年畢業(yè)于石油大學(華東)化工機械制造與維修專業(yè),現(xiàn)在山東石大科技集團公司任常減壓車間主任。