脱苯塔塔盘及塔内件技术改造

成志刚

摘 要：原脱苯塔采用泡罩塔盘开孔率过大，存在漏液现象，提溜段弓形降液管面积太小，降液管液层高度过高，容易发生液泛，脱苯塔效率低。现将泡罩塔盘改为新型多溢流复合塔盘，将传统双溢流降液管改为新型双溢流降液管，脱苯塔处理能力和处理效果得到明显的提高。

关键词：脱苯塔；多溢流；复合塔盘；降液管

前言

宣钢焦化厂煤气净化系统是1989年建成投产，2003年12月随着年产60万吨焦炭的3#、4#焦炉的扩建改造工程竣工投产，洗涤富油量成倍的增加，为了更好的吸收煤气中的苯族烃，我厂对脱苯系统进行了扩产，即由原来与年产90万吨焦炭的1#、2#焦炉相配套的两塔式（脱苯塔，两苯塔）流程生产轻苯扩建为一塔式（脱苯塔）流程生产轻苯，但改造后脱苯塔处理能力和处理效果一直不够理想。

1.原因分析

煤气净化车间脱苯塔精馏段塔径为Ф2400，采用39层单逆流泡罩塔盘；提馏段塔径为Ф2600，采用16层双逆流泡罩塔盘。该塔在实际运行过程中压力降大，操作很不稳定，实际处理量也小于设计值，只有160吨/小时。

经过对原塔进行工艺分析和水力学核算，原脱苯塔主要存在以下设计缺陷：

1.该塔精馏段和提溜段泡罩塔盘开孔率过大，存在漏液现象。

2.提溜段弓形降液管面积太小，降液管液层高度过高，容易发生液泛。

针对以上问题，计划对该塔进行改造：更换精馏段和提溜段塔盘，改变塔盘开孔率；改造提溜段降液管，增大降液管面积。

2.实施方案

2.1脱苯塔改造方案

脱苯塔精馏段39层塔板固定支撑件和降液管基本不变，为保证底隙和堰高满足设计要求，更换降液管堰板使堰高达到30mm，再增加一个降液板延长板，使降液管底隙达到40mm，并将塔盘板面更换为斜孔塔盘。

精馏段侧线采出管进行了改造，原有侧线采出管高出塔盘20mm，塔盘改造后由于堰高降低到30 mm，侧线采出口上液层高度变低，侧线采出量变小。此次改造将侧线采出口改为与塔盘平行，并在侧线采出管增加窥镜，可更好的观察侧线采出情况。

提馏段16层塔盘支撑圈和连接板等固定支撑件不变，将原塔盘和降液板等活动件全部拆除，将原塔内件更换为新型双溢流斜孔塔盘。

提馏段原塔盘降液管为传统双溢流，其特点是一层塔盘是中间矩形降液管，下一层塔盘是两侧弓形降液管，矩形降液管和两侧弓形降液管塔盘交错排列。此次改造将8层弓形区降液管的面积扩大，并将另外8层中间降液管面积缩小，同时改动相应的支撑梁。降液板全部更换，堰高改为30 mm，底隙改为35 mm。

将传统双溢流降液管更换为新型双溢流降液管。新型双溢流降液管每层塔盘降液管都是中间矩形降液管，相邻两层塔板的降液管方向交错90度，降液管底部悬挂在下层塔板的液层以上。

提馏段16层塔盘中8层塔盘原降液管为中间矩形降液管改造为新型降液管，原降液管需要拆除，增加新型双溢流降液管，新降液管与连接板的的连接形式基本同改造前相同。提馏段16层塔盘中还有8层塔盘降液管原为两侧弓形降液管，此部分改造难度较大，原降液管除支撑圈和连接板外其它部分全部拆除，增加新型双溢流降液管，新型双溢流降液管需要增加梁等支撑结构使中间矩形降液管与原连接板连接。

2.2改造采用的技术特点

脱苯塔改造采用斜孔系列塔板技术对塔板进行设计。该系列塔板由两部分斜孔组成，即相邻两行交错排列的固定斜孔与定向排列的浮动斜孔，前者是汽液接触的主要区域，它采用喷射操作，极大限度地提高了塔板的气相处理能力，板上低而均匀的稳定液层降低了雾沫夹带量，提高了传质效率，减小了塔板压降；后者可以起两个作用，一是导向作用，推动两侧液体流动，减少死区和返混；二是调节开孔率，增加操作弹性。

因此该系列塔板具备以下优点：

（1）塔板效率高，由于汽液流动合理，汽液接触良好，可获得数量大、体积小的分散气泡，提高传质比表面积。一般情况下，板效率等于或稍高于浮阀塔板。

（2）有较好的操作弹性范围，经过特殊设计，可满足50%-120%的弹性范围。

（3）阻力降小，板上液层低，雾沫夹带小。

（4）结构简单，加工安装方便。

（5）有自清洗作用，物料不易堵塞。

（6）采用多溢流复合塔盘针对提溜段液相负荷较大的情况，我们采用新型多溢流复合塔板。该塔盘是在斜孔塔板的基础上研制开发的一种既有多降液管塔板多溢流结构等优点，又有斜孔塔板优点的复合型创新塔板，尤其适合液量较大的塔。新型多溢流复合斜孔塔板的特点是降液管由彼此平行的多根降液管构成，相邻两层塔板的降液管方向交错90度，降液管底部悬挂在下层塔板的液层以上。与一般塔板比较，多溢流复合斜孔塔板有许多优点：溢流周边增大，液体流动路程缩短，减少了水力梯度和堰位头，同时由于溢流管悬挂在泡沫层之上，塔板的有效面积也有所增加，塔板的气液负荷提高。

3.效果比较

脱苯塔优化改造2009年12月完成，2009年12月开始见效。

项目完成后，轻苯产品产量及收率得到大幅度提高，2010年3月轻苯收率达到0.87%，相比2009年3月0.78%提高了0.09%。

项目完成后，脱苯塔效率增加，提高了侧线采出能力，降低了和净煤气含萘，2010年3月洗油含萘降低到9%，相比2009年3月12%降低了3%。

4.结束语

通过脱苯塔塔盘技术改造是成功的，脱苯塔处理能力和处理效果得到提高，轻苯收率增加了0.09%，洗油含萘降低了3%.提高了轻苯收率的同时减少了煤气含萘，减少苯蒸汽的放散，改善了周边环境。

参考文献：

[1]屈维德主编.机械设计手册—机械振动手册[M].北京：机械工业出版社，1992.

[2]王兆熊，高晋生主编.化学产品的精制和利用[M].北京：化学工业出版社，1989.

[3]何建平，李辉主编.炼焦化学产品回收技术[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[4]哈尔滨工业大学理论力学教研室，理论力学，高等教育出版社，2002.

[5]《化学工程手册》编委会. 化学工程手册，北京，化学工业出版社，1989.