浮閥塔在焦油加工工業萘生產中的應用

王云峰 李志蕊 黨時君

（1青海慶華煤化有限責任公司，青海海西 817100；2.天津市柯普特機電設備工程有限公司，天津 300000）

浮閥塔在焦油加工工業萘生產中的應用

王云峰1李志蕊2黨時君1

（1青海慶華煤化有限責任公司，青海海西 817100；2.天津市柯普特機電設備工程有限公司，天津 300000）

浮閥塔板的工藝特點及在焦油加工中的應用情況，將F1（V-1型）浮閥塔板與導向浮閥塔板的工藝性能進行了對比、分析。

焦油加工；F1型浮閥；導向浮閥；工業萘

青海慶華煤化有限責任公司15萬t/a焦油加工裝置于2011年6月開工建設至2012年8月建成，與此同時，我們對焦油加工各主要設備進行了深入的調研。

1 基本工藝

焦油工藝流程：經靜止脫水后的焦油，用泵自油庫打入管式爐的對流段，在泵前加入濃度為8-12%的Na2CO3溶液，以脫去焦油中的銨鹽。在管式爐對流段焦油被加熱到120-130℃后，進入一次蒸發器，器頂蒸出105-110℃輕油蒸汽，經冷凝冷卻成輕油入油水分離器分離出氨水，輕油入輕油槽。器底流出的無水焦油入其底部的無水焦油槽，無水焦油槽上部設滿流管，滿流焦油至油庫滿流槽。無水焦油用二段焦油泵送入管式爐輻射段，加熱至390-400℃后進入二次蒸發器，器底排出瀝青至改制瀝青車間或直接至瀝青冷卻工序。二次蒸發器頂部溢出的油氣入餾分塔下部，塔頂溢出100-120℃輕油蒸汽，經冷凝冷卻后，入油水分離器，分離出酚水，輕油入輕油槽與一次蒸發器頂部來的輕油混合，一部分用來給餾分塔打回流，一部分泵入油庫。餾分塔側線采出酚、萘、洗三混餾分，經冷卻后入混合份槽。塔底采出混合蒽油經冷卻后入蒽油槽。

洗滌工藝流程：酚、萘、洗三混餾份用泵打入洗滌器內，再打入定量的堿性酚鹽，開閉汽恒溫，用風攪拌，以促進反應。分層后放出下部的中性酚鹽入中性酚鹽槽。向洗滌器內加入適量的12-15%的氫氧化鈉液，用風攪拌靜止分層后取樣分析，合格后放出下部堿性酚鹽及中間層入堿性酚鹽槽。剩余油料放入工業萘原料槽。

中性酚鹽送至冷凝冷卻器與蒸吹柱頂部來的蒸汽換熱后，進入蒸吹柱上部。蒸吹柱底部直接連在其下部的蒸吹釜上，蒸吹釜用直接蒸汽和間接蒸汽加熱，并控制操作。

凈酚鹽自蒸吹釜底部經油封，自流至凈酚鹽槽，釜上部蒸汽進入蒸吹柱，與其上部經換熱后進入的原料接觸后，自頂部逸出，與原料換熱并進冷凝冷卻器冷卻后入酚水槽。此一過程為連續式蒸吹。

凈酚鹽用泵打入酚鹽分解器，開風攪拌，并加入濃硫酸和水。反應完畢后，停止加入硫酸和水，取樣分析合格后，放出下層Na2SO4廢水入酚水槽，上層的粗酚直接放至粗酚車間原料槽。

2 常見浮閥塔板性能

塔設備在整個工藝中起非常重要的作用。板式塔塔板種類很多，其中浮閥塔具有良好的操作性能，在板式塔中占有重要的位置。常見浮閥有：重盤式浮閥（F1浮閥），盤式浮閥（T型），導向浮閥等。

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浮閥塔其特點是在篩板塔基礎上，在每個篩孔處安裝一個可上下移動的閥片。當篩孔氣速高時，閥片被頂起上升，孔氣速低時，閥片因自重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小自動調節，從而使進入液層的氣速基本穩定。又因氣體在閥片下側水平方向進入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時間，故而有很好的傳質效果。

2.1 F1（V-1型）浮閥塔板

F1（V-1型）浮閥是目前使用最為廣泛的形式，閥片與三個閥腿整體沖成，閥片周邊有三個起始定距片，它能在閥片關閉時使閥片與塔盤板之間仍保留一定間隙。起始定距片使得閥片與塔盤板之間的接觸面很小，避免閥片粘在塔板上，因而當氣量增大時，閥片能平穩的升起，閥片周邊向下有傾斜，在氣液接觸時加強了湍動作用。F1（V-1型）浮閥結構簡單，制造方便，性能良好。

F1（V-1型）浮閥當氣速較小時，不是所有的閥片都是均衡的隨氣速的增加而上升，鼓泡也不是均勻的，在相當于浮閥全部打開時的臨界氣速前，閥片能在開度范圍內自由浮動，但其穩定位置只有兩個：全開或全關。氣速較低時，泄漏與鼓泡同時發生。隨氣速的增加。鼓泡區相應擴大，達到臨界氣速時，塔盤上所有浮閥剛好全開，全塔盤處于鼓泡狀態。當閥片全開后繼續增大氣速，他盤壓力降上升，霧沫夾帶增多，氣液接觸更加激烈。因此浮閥塔盤的適宜操作區應在臨界氣速附近。

2.2 與其它傳統塔板相比，F1（V-1型）浮閥具有很多優點，同時也存在以下缺點：

（1）塔板上液面梯度較大，使氣體在液體流動方向上分布不均勻，在塔板的進口端易產生過量的泄漏，或者在塔板的出口端導致氣體噴射，二者均使塔板效率降低；

（2）F1（V-1型）浮閥為圓形，從閥孔出來的汽體向四面八方吹出，使塔板上液體返混程度較大，降低塔板效率；

（3）在塔板兩側的弓形部位存在液體滯止區，區內液體無主體流動，通過滯止區的氣體幾乎無組成變化，使塔板效率明顯降低；

（4）在操作中，F1（V-1型）浮閥不停地轉動，浮閥和閥孔容易被磨損，浮閥易脫落。

2.3 導向浮閥塔板

導向浮閥塔板是在F1（V-1型）浮閥塔板基礎上開發研究出來的一種新型高效浮閥塔板，克服了F1（V-1型）浮閥塔板存在的液面梯度大，液體返混程度大，在塔板兩側的弓形部位存在液體滯留區，浮閥易磨損，易脫落的缺點，因此，導向浮閥塔板保留了F1（V-1型）浮閥塔板的優點，克服了其缺點，具有良好的流體力學和傳質性能，其性能主要表現在以下幾個方面：

2.4 塔板壓降小，導向浮閥較F1（V-1型）浮閥重，但由于閥孔開孔尺寸大，故干板壓降較小，較F1（V-1型）浮閥塔板越低15%-25%；

2.5 推液作用，導向浮閥所特有的氣流對液層的推動作用是這種浮閥所具有的諸多優良特性的結構基礎。從閥孔流出的氣相沿浮閥兩側噴射而出，給附近的液體一個同方向的推力，減小了塔板上的液面落差，從而改善進入塔板的氣體分布，改善塔板上的液流均勻性，減小塔板上液體沿液流方向上的返混程度；

2.7 漏液下限小，由于導向浮閥較重和最小開度的緣故，大大減小塔板進口局部漏液的可能性；

2.8 霧沫夾帶量小，導向浮閥氣流斜噴較F1（V-1型）浮閥的分散噴射有利于抑制霧沫夾帶；

2.9 傳質性能好，F1（V-1型）浮閥塔板板效率約為0.7-0.8，導向浮閥塔板板效率比F1（V-1型）浮閥塔板高10%-20%。

據文獻資料表明，在國內焦油加工企業工業萘精餾裝置大部分采用浮閥塔板設計，主要采用F1（V-1型）浮閥塔板，但某焦化廠在焦油加工工業萘生產裝置中，采用導向浮閥塔板，在生產過程中工業萘、洗油、酚油的產量及質量均有變化，其中對洗油與酚油的影響并不大，主要表現在工業萘收率這一指標提高了近三個百分點。同時也證明導向浮閥具有較大的穩定操作區域，改善了萘組分與其他組分的分離效果，能夠明顯提高工業萘收取率，是一種良好的分離設備。

3 結語

浮閥塔之所以在焦油加工工業萘生產環節應用廣泛，是由于它具有下列特點：

（1）處理能力大，浮閥在塔盤上可安排的更緊湊；

（2）操作彈性大，浮閥可在一定的范圍內自由升降以適應氣量的變化，而氣速幾乎不變，因而能在較寬的流量范圍內保持高效率；

（3）塔板效率高，由于氣液接觸狀態良好，且蒸汽以水平方向吹入液層，故霧沫夾帶較少；

（4）壓力降小，氣流通過浮閥時，只有一次收縮、擴大及轉彎，故干板壓低。

［1］路秀林，王者相等.塔設備.北京：化工工業出版社，2004.1.

［2］中國石化集團上海工程有限公司編.化工工藝設計手冊.上冊、下冊-3版.北京：化工工業出版社，2003.7.