立体传质塔盘在减压塔底汽提段的应用

[摘要]介绍大通量新型高效塔板立体传质塔板CTST,首次将其应用在常减压装置减底汽提段,并对塔板边缘进行钢条加固,即满足生产需要,又解决塔底汽相冲击大、易结焦等问题,取得很好的经济效益。

[关键词]CTST塔板减压塔拔出率

中图分类号:TH6文献标识码:A文章编号:1671A-7597(2009)0710117-01

一、前言

山东石大科技集团实验厂北蒸馏减压塔,2004年对装置进行的扩量改造,由50万吨/年扩到80万吨/年,改造后减压塔塔底汽提段塔盘采用大固舌塔盘设计,但运行不到三个月,就因为减底汽相冲击脱落,造成塔盘紧固件进入减底泵,并损坏了叶轮,更重要的是,塔盘冲反脱落后,减底渣油中的轻组份含量增加,减压塔的拔出率降低,整体效益受到很大影响。针对这种情况,我单位技术质量部和车间技术人员经过多次考察,并结合减压塔底的情况,了解到由河北工业大学研究的CTST立体传质塔盘,能满足我们的生产要求,并据了解国内还没有将此类塔盘运用到减底使用的例子,我们在项目实施改造后,取得了很好的经济效益,并解决了相关的设备隐患。

二、原塔盘存在问题

(一)容易堵塞。由于大固舌塔盘(在平钢板上冲压出舌头)的结构如图一所示,决定其容易堵塞,如果再加上

此位置的渣油性质易结焦,更容易堵塞。

(二)塔板效率低。工艺校核结果表明,操作点偏离了最佳操作工况,被凝聚物及固体颗粒黏堵的部分,固舌将部分或全部失效,容易在塔板上产生液相沟流,气相进入塔板时分布不均匀,汽液相不能充分接触,使塔板的传质效率降低。

(三)操作弹性小,不能扩能。由于固舌的结构是固定死的,实践证明,当加工的油品减渣中轻组份含量大时,固舌塔盘会因汽相速度太快,造成分离效果不好,当加工量小时,则因汽相速度不够,造成淹塔操作。

(四)紧固件易脱落。实践证明,采用SLB等紧固件,在塔盘多次受汽相大冲击下,容易开始松动,时间一长,就会发生紧固件脱落,从而造成塔板脱落,将是非常严重的事故。

三、CTST立体传质塔板性能简介

立体传质塔板(CTST)结构和塔内的排布如图二所示。它由矩形开孔塔板、设有筛孔的梯形喷射罩和分离板组成。CTST为气液并流喷射型塔板,气液不再进行鼓泡操作,而是气体自板孔进入喷射罩内,液体有喷射罩底部进行喷射罩内。在整个板上气液经历拉膜→破碎→碰顶折返→喷射→对喷→分离六个过程。在这六个过程中气液两相的接触包括了塔板至喷射罩及分离板的整个空间,打破了传统塔板传质区域为平面型式的局限,CTST的塔板间的空间利用率可达到20%-60%。

CTST塔板性能特点:

1.通量大。由于CTST的气体通道-塔板开孔为矩形,便于开孔排列,同时单孔面积很大,一般矩形孔大于40×120mm,工业应用中最大已达70×350mm,所以其开孔率可以超过20%。由于分离板的作用,使得喷射出的气液能够有效分离,大幅度减小了雾沫夹带,提高了操作上限。

2.塔板效率高。气液在罩内及罩外接触非常充分,气体把液体分散为小的液滴,大幅度提高了气液两相的接触面积,并且在激烈的喷射工况下,使液滴的表面不断更新,以维持高的传质、传热推动力,

3.抗堵塞能力好。由于CTST的流通空间大,帽罩内外的间隙较F1型浮阀的空间大,空间利用效率也高,所以固定阀不会卡住阀腿,也不会出现阀体粘连现象,不容易被大颗粒、易结焦、易自聚的物料堵塞。

4.塔板压降低。由于CTST塔板特殊的喷射型操作工况,气体不再由板上较深的液层通过,因此CTST塔板的单板压降比较低,相同负荷下比F1浮阀塔板低20%以上。

四、减底塔板改造

表一

1.设计改造参数。减压塔底塔径1800mm,原油进料量100万吨/年,常压拔出率35%,减压拔出率30%,减压塔底设计无汽提蒸汽,操作压力2.5Kpa(绝压),汽化段压力4.0Kpa,进行塔内水力学计算和设计核算,结果见表一。

2.减压塔底汽提段共设有塔板四层,考虑到原固舌塔盘因受汽相冲击造成脱落的情况,对塔板除进行用SLB紧固件紧固外,另在塔板的边缘用316L钢条和角钢进行加固,并对SLB等紧固件的螺杆与螺帽间进行点焊。

3.考虑到减底渣油温度比较高380℃,并且硫腐蚀性特别强,决定塔板及帽罩、紧固件均采用316L材质。

五、改造后运行效果

改造前后减渣油中轻组份含量对比表:

六、结论

通过改造,CTST型塔板具有抗堵性能好,操作弹性大,传质效率高等特点,至今都未进行维修,也没有发生塔板冲反脱落等现象。另外减渣中<520℃的轻组份含量,有明显的下降,由改造前的6.7%左右,降低到3.74%左右,整个减压部分的拔出率提高了0.95个百分点,按照一年80万吨的加工量,取得了很好的经济效益,达到了预期的改造目标。

参考文献:

[1]吕建华等,立体传质塔板在常压蒸馏装置扩能改造中的应用,2005,3:44-45.

[2]张文林等,立体传质塔板在常压蒸馏装置扩改中的应用,天然气化工,2005,6:30-34.

[3]张文林、吕建华、李春利、李柏年、刘继东,立体传质塔板在环氧乙烷/乙二醇装置扩改中的应用,石油与天然气化工,2003,3:216-218.

[4]李正有,CTST型塔板在分馏塔扩能改造中的应用,石油技术与应用,2006,7:285-288.

作者简介:

张明超,1999年毕业于石油大学(华东)化工机械制造与维修专业,现在山东石大科技集团公司任常减压车间主任。