立體傳質(zhì)塔盤(pán)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(duì)塔板邊緣進(jìn)行鋼條加固,即滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,又解決塔底汽相沖擊大、易結(jié)焦等問(wèn)題,取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞]CTST塔板減壓塔拔出率

中圖分類(lèi)號(hào):TH6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671A-7597(2009)0710117-01

一、前言

山東石大科技集團(tuán)實(shí)驗(yàn)廠北蒸餾減壓塔,2004年對(duì)裝置進(jìn)行的擴(kuò)量改造,由50萬(wàn)噸/年擴(kuò)到80萬(wàn)噸/年,改造后減壓塔塔底汽提段塔盤(pán)采用大固舌塔盤(pán)設(shè)計(jì),但運(yùn)行不到三個(gè)月,就因?yàn)闇p底汽相沖擊脫落,造成塔盤(pán)緊固件進(jìn)入減底泵,并損壞了葉輪,更重要的是,塔盤(pán)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(duì)這種情況,我單位技術(shù)質(zhì)量部和車(chē)間技術(shù)人員經(jīng)過(guò)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(xué)研究的CTST立體傳質(zhì)塔盤(pán),能滿(mǎn)足我們的生產(chǎn)要求,并據(jù)了解國(guó)內(nèi)還沒(méi)有將此類(lèi)塔盤(pán)運(yùn)用到減底使用的例子,我們?cè)陧?xiàng)目實(shí)施改造后,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益,并解決了相關(guān)的設(shè)備隱患。

二、原塔盤(pán)存在問(wèn)題

(一)容易堵塞。由于大固舌塔盤(pán)(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(diǎn)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(jìn)入塔板時(shí)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(kuò)能。由于固舌的結(jié)構(gòu)是固定死的,實(shí)踐證明,當(dāng)加工的油品減渣中輕組份含量大時(shí),固舌塔盤(pán)會(huì)因汽相速度太快,造成分離效果不好,當(dāng)加工量小時(shí),則因汽相速度不夠,造成淹塔操作。

(四)緊固件易脫落。實(shí)踐證明,采用SLB等緊固件,在塔盤(pán)多次受汽相大沖擊下,容易開(kāi)始松動(dòng),時(shí)間一長(zhǎng),就會(huì)發(fā)生緊固件脫落,從而造成塔板脫落,將是非常嚴(yán)重的事故。

三、CTST立體傳質(zhì)塔板性能簡(jiǎn)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(kāi)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(jìn)行鼓泡操作,而是氣體自板孔進(jìn)入噴射罩內(nèi),液體有噴射罩底部進(jìn)行噴射罩內(nèi)。在整個(gè)板上氣液經(jīng)歷拉膜→破碎→碰頂折返→噴射→對(duì)噴→分離六個(gè)過(guò)程。在這六個(gè)過(guò)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(gè)空間,打破了傳統(tǒng)塔板傳質(zhì)區(qū)域?yàn)槠矫嫘褪降木窒?CTST的塔板間的空間利用率可達(dá)到20%-60%。

CTST塔板性能特點(diǎn):

1.通量大。由于CTST的氣體通道-塔板開(kāi)孔為矩形,便于開(kāi)孔排列,同時(shí)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(dá)70×350mm,所以其開(kāi)孔率可以超過(guò)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(dòng)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(huì)卡住閥腿,也不會(huì)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(guò),因此CTST塔板的單板壓降比較低,相同負(fù)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(jì)改造參數(shù)。減壓塔底塔徑1800mm,原油進(jìn)料量100萬(wàn)噸/年,常壓拔出率35%,減壓拔出率30%,減壓塔底設(shè)計(jì)無(wú)汽提蒸汽,操作壓力2.5Kpa(絕壓),汽化段壓力4.0Kpa,進(jìn)行塔內(nèi)水力學(xué)計(jì)算和設(shè)計(jì)核算,結(jié)果見(jiàn)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(pán)因受汽相沖擊造成脫落的情況,對(duì)塔板除進(jìn)行用SLB緊固件緊固外,另在塔板的邊緣用316L鋼條和角鋼進(jìn)行加固,并對(duì)SLB等緊固件的螺桿與螺帽間進(jìn)行點(diǎn)焊。

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

五、改造后運(yùn)行效果

改造前后減渣油中輕組份含量對(duì)比表:

六、結(jié)論

通過(guò)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(diǎn),至今都未進(jìn)行維修,也沒(méi)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(gè)減壓部分的拔出率提高了0.95個(gè)百分點(diǎn),按照一年80萬(wàn)噸的加工量,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到了預(yù)期的改造目標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

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作者簡(jiǎn)介:

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