新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔中的應用

遆麗軍

山西焦化設計研究院（有限公司），山西太原 030006

新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔中的應用

遆麗軍

山西焦化設計研究院（有限公司），山西太原 030006

本文詳細介紹了新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔上的應用，以及所取得的顯著效果，使焦化化產粗苯回收塔器技術有了新的思路。

新型不銹鋼孔板波紋填料；分布器;垂直篩板;洗苯塔

0 引言

現代煤化工的發展前景十分樂觀，焦化化產產品市場具有較大的利潤空間，特別是焦油和粗苯產品的加工利用潛力很大。因此化產回收工段顯得尤為重要，而化產回收工段的塔器設備直接影響到焦化產品的質量和回收率。目前多數焦化廠采用的傳統技術，設備龐大，能耗高，產品質量和收率低。而填料塔設備的效率與填料的性能密切相關，新型不銹鋼孔板波紋填料，綜合了金屬絲網波紋填料和金屬板波紋填料的技術經濟特點，不僅效率高，而且價格低。我公司近幾年應用新技術在焦化行業化產回收裝置上進行技術改進，取得了顯著的效果。

1 洗苯塔簡介

洗苯塔的任務是將煤氣中的粗苯用洗油吸收下來，再經過脫苯塔將粗苯蒸脫，有的脫苯塔還能將輕重苯分離并回收，此過程在化產回收系統中經濟效益最為顯著，所以追求粗苯回收率是非常必要的。洗苯塔的設計多為填料塔，主要考慮的是系統阻力的問題，鼓風機的壓頭有限，對系統阻力要求嚴格，填料塔的阻力降比板式塔低，所以從工藝角度考慮洗苯塔的氣液接觸裝置選用填料，但從洗苯塔的液氣比看，它屬于較小的液氣比操作，液相負荷較小，塔徑大，噴淋密度低，液體更容易出現偏流，使得填料發揮效率不高，一般靠增加填料的高度來彌補，所以洗苯塔的高度很高，甚至采用二塔或三塔流程。

以往洗苯塔的填料大多采用鋼板網、木格子、竹格子、塑料花環等，這些填料比表面積小，填料本身對液體和氣體的自分布效果差，效率低，吸收效果并不好，而且增加了系統阻力和動力消耗。

我公司對洗苯塔的設計采用新型不銹鋼孔板波紋填料和新型分布器，使得洗苯塔效率大為提高，塔后苯含量多在3g/m3以下，大大提高了粗苯回收率。

2 設計方案

以某焦化廠為例：焦化廠年產焦炭260萬t，老系統130萬t，新系統130萬t。老系統洗苯為三塔流程，塔徑5m，塔內填料用過木格子、鋼板網、塑料花環。每塔塔內各段填料之間設有分配錐。塔頂設有環狀布置的貧油噴嘴裝置。存在的問題主要有塔后苯含量高，一般在5g/m3以上；煤氣夾帶洗油嚴重，高時可達300mg/m3；系統阻力大。2007年，我公司利用新型填料新技術對焦化廠老系統洗苯塔進行了改造，對新系統進行了設計。具體設計方案如下：

1）在塔的上部安裝1層～2層徑向側導噴射塔板CJST。該塔板為天津創舉公司專利技術，具有傳質效率高、處理量大、抗堵塞等優點，屬最先進的塔板之一。塔板的持液時間較填料長，而洗苯塔又屬于小液氣比操作，塔板的作用彌補了填料因噴淋密度小而造成效率低的不足。在洗苯塔上部，吸收推動力變小，塔盤的效率好壞更加重要。同時利用塔盤噴射罩體的特殊結構可減小氣體對洗油的夾帶。也可將塔盤安裝在洗苯塔的下部，其作用與上部不盡相同：一是利用塔盤液層對煤氣進行洗滌，尤其對顆粒狀物起撲集作用明顯，這樣可大大減輕對填料的堵塞；二是對進塔煤氣起到再分布的作用，避免氣體偏流進入填料段，使填料的作用完全發揮。但是，由于系統阻力的要求，塔盤層數只能考慮1層～2層；

2）填料選用CJ-125YZ型孔板波紋填料。該種填料具有傳質效率高、通量大、阻力小等特點。CJ-125YZ型填料的表面為細密條紋狀并開有小孔，不僅潤濕比表面積大而且潤濕性能好，可提高有效傳質表面積。由于其規則的菱形網孔易被液膜覆蓋，凹凸不平的表面強化了液膜湍動、混合及表面更新，同時波紋對液體的導流方向與由下至上的氣流形成錯流，強化了汽液接觸和傳質效果。此外，按紋狀計算表面積，它比125Y型高出20%以上，而且孔板波紋填料的孔隙率和自分布效果都遠遠高于鋼板網、木格填料；它還有質輕、價廉、耐腐蝕等特點。計算結果表明一塔三段填料的作用超過原三塔填料之和。為增加填料的支撐強度，每段聚丙烯填料下部加一段400mm高同型號不銹鋼填料；

3）對液體分布器和再分布器進行改進：塔頂安裝CJ-槽式液體分布器為二級槽式，能夠把管道輸送來的洗油通過一級槽均衡分布進入若干個二級槽，再由二級槽底部的均布噴淋孔把液體均勻分布，二級槽之間有液體平衡管連通以保證各槽之間液面平衡，使得每個噴淋孔流量相等，其分布效果遠優于噴頭式或管淋式分布器。兩段填料間的CJ-槽盤式液體分布器，即能將上方填料落下的液體全部收集，又能對液體、氣體進行再分布；

4）塔頂部安裝的不銹鋼板塔式波紋除沫器，除霧效率達90%以上，能夠很好地解決煤氣夾帶洗油的問題。由于煤氣中的萘及焦油霧的存在，容易造成除沫器堵塞。在此，我們重點考慮了如何解決除沫器堵塞問題。在除沫器上方設計了分塊式噴淋洗滌裝置，一旦除沫器發生堵塞，開啟上方熱洗油噴淋裝置即可清洗除沫器；

5）洗苯塔塔徑較大，由進氣管進入塔內的氣體很容易出現偏流，造成下段填料的氣體出現偏流，影響填料充分發揮作用。所以，在塔的下部設計了CJ—進氣分布器，對氣體進行均布。

3 運行效果

改造完成后設備運行數據見下表：

表1 老系統洗苯塔改造后現場操作數據

老系統洗苯塔改造前情況：

塔前煤氣含苯：34g/m3；

塔后含苯：2006年平均4g/m3，2007年平均5g/m3，改造前達到6g/m3；

洗油循環量：130t/h；

洗油夾帶量：300mg/m3。

比較：以輕苯計，改造后比改造前每班從煤氣中多回收輕苯1.6t，每年多回收輕苯1 620t以上，以輕苯市場價3 700元/t計，每年多獲利600萬元。

說明：目前，該系統的脫苯塔仍為鑄鐵泡罩塔盤，且在超負荷下運行，貧油含苯較高，一般在0.6%左右。如對脫苯塔進一步改造，采用徑向導噴塔盤，洗油貧度可以降到0.4%以下，則洗苯塔的苯回收率將進一步提高。該廠新系統洗、脫苯塔均采用了新技術，脫苯塔選用的徑向導噴塔板，洗油貧度小于0.4%，洗苯塔出塔氣含苯在2.2g/m3以下。新系統具體運行數據見表2：

塔前含苯g/m3 31.68 34.12 34.3 34.2 34.4 34.5 34.34 34.5 34.2 34.7塔后含苯g/m3 1.89 2.12 2.30 2.28 2.25 1.7 1.7 1.9 1.95 2.0煤氣溫度℃ 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26

表2 新系統洗苯塔現場操作數據

4 結論

通過山西焦化集團有限公司、孝義新禹煤焦有限責任公司等企業部分裝置的應用實例，對改造前后洗苯塔的綜合測試，證明了新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔上的應用，取得了非常顯著的效果，提高了產品回收率、減少了設備投資和能耗、降低了生產成本，為企業帶來了巨大的經濟效益。

[1]郭樹才.煤化工工藝學[M].化學工業出版社.

[2]王兆熊，高晉生.焦化產品的精制和利用[M].化學工業出版社.

[3]路秀林，王者相，等.化工設備設計全書塔設備[M].化學工業出版社.

TQ522

A

1674-6708（2011）53-0142-02

遆麗軍，工程師，工作單位：山西焦化設計研究院（有限公司），從事化工設備的設計工作