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CJST塔板專利號:ZL2006200253148在工業(yè)萘精餾塔技術(shù)改造中的應(yīng)用

2018-10-09 返回列表

應(yīng)用背景

焦油是一種非常復雜的混合物,其有機化合物組分估計有上萬種之多,但大多數(shù)組分含量很少或極微,已被鑒定的約有500種,其中含萘量在10%左右。將焦油中的萘提取出來得到產(chǎn)品工業(yè)萘一般采用精餾方法,隨著焦油加工的集中化和大型化趨向,工業(yè)萘加工工藝也相應(yīng)采用大型化和連續(xù)精餾工藝流程,我國大多采用雙爐雙塔式工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝。工業(yè)萘具有較高的市場價值,工業(yè)萘收率是衡量一個焦油加工企業(yè)技術(shù)水平、管理水平和創(chuàng)效能力的重要指標。

雙爐雙塔式工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝的流程

原料(已洗萘洗混合分)于原料槽中加熱到85-90℃,靜止脫水后由原料泵送至熱交換器,與工業(yè)萘蒸汽換熱到200℃左右進入初餾塔。由初餾塔頂采出酚油,塔頂蒸汽溫度控制在190-200℃。酚油蒸汽經(jīng)過冷凝冷卻器冷卻和油水分離器分出油和水后,分離水排入酚水處理系統(tǒng),酚油進入回流槽,大部分酚油作初餾塔回流,回流比為20-30(對酚油產(chǎn)品),少量從回流槽滿流入酚油成品槽。初餾塔底已脫除酚油的萘洗油用熱油泵送往初餾管式爐加熱至270-275℃,再返回初餾塔底,以油循環(huán)方式供給初餾塔熱量。在初餾塔熱油循環(huán)過程中,從熱油泵出口管中分出一部分萘洗油打入精餾塔。

在初餾塔熱油循環(huán)過程中,從熱油泵出口管中分出一部分萘洗油打入精餾塔。從塔頂采出含萘大于95%的工業(yè)萘,塔頂蒸汽溫度控制在218℃左右。工業(yè)萘蒸汽在熱交換器中與原料換熱后,進入汽化冷凝冷卻器,工業(yè)萘初冷卻到95-105℃后流入工業(yè)萘回流槽。一部分工業(yè)萘進入精餾塔回流,回流比約為2-3(對工業(yè)萘產(chǎn)品量);另一部分經(jīng)轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機冷卻結(jié)晶后得到工業(yè)萘片狀結(jié)晶,包裝后作為成品外運。精餾塔底由熱油泵將殘油送至精餾管式爐加熱至290℃左右后打回精餾塔,同樣以熱循環(huán)方式供給精餾塔熱量。從塔底或熱油泵出口管分出一部分殘油作為低萘洗油,經(jīng)冷卻后進入低萘洗油槽,再用泵轉(zhuǎn)送到油庫。

工業(yè)萘精餾塔的技術(shù)改造情況

改造前工業(yè)萘精餾塔的情況及存在的問題

考伯斯(中國)炭素化工有限公司(KCCC)是考伯斯公司和唐山鋼鐵集團有限責任公司(TISCO)共同組建的合資企業(yè),目前是全球較大的煤焦油加工產(chǎn)品的供應(yīng)商。其工業(yè)萘生產(chǎn)采用雙爐雙塔常壓精餾工藝,后來廠家將精餾塔的進料量增加到3.8t/h,相當于焦油處理能力提高至15萬噸/年,隨即出現(xiàn)了一些問題:精餾塔底洗油含萘量達到14-15%嚴重超標,工業(yè)萘產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量下降,能量消耗較高,精餾塔塔壓降較高等。這些問題說明工業(yè)萘精餾塔已經(jīng)達到極限,無論從處理能力還是分離效率來說均已不能滿足生產(chǎn)要求,這無疑成了制約企業(yè)擴產(chǎn)的瓶頸,因此技術(shù)改造迫在眉睫。

將萘從焦油中提取出來利用了精餾這一化工分離原理,在物質(zhì)分離的過程中,分離設(shè)備性能的優(yōu)劣決定了萘與其它物質(zhì)分離的速度和程度,因此塔內(nèi)件的選擇至關(guān)重要,決定著技術(shù)改造的成敗。通過對目前生產(chǎn)狀況和存在問題的分析,并結(jié)合實際應(yīng)用經(jīng)驗,決定采用CJST塔板代替原浮閥塔板的改造方案。

CJST塔板的通量要大于浮閥塔板,可以達到擴能的目的,但是CJST塔板屬于空間傳質(zhì)塔板,傳質(zhì)單元高度230mm左右,在板間距只有300mm的情況下,如何解決好霧沫夾帶問題、保證效率的提高是此次技改的關(guān)鍵。

經(jīng)過核算,原塔的降液系統(tǒng)可滿足擴產(chǎn)要求,所以只更換塔板部分,即將浮閥塔板全部更換為CJST塔板。另外從解決霧沫夾帶的角度對CJST進行了改進開發(fā),同時進行了冷膜實驗,測定了霧沫夾帶的情況,由實驗結(jié)果分析得出改進后的CJST塔板可以滿足廠家的改造要求。

改造目標

1、工業(yè)萘精餾塔進料滿足3.8t/h,精餾塔塔底洗油含萘≤5%,產(chǎn)品工業(yè)萘結(jié)晶點>78℃。

2、在達到了條件(1)的情況下,再確保精餾塔進料4.5t/h,精餾塔塔底洗油含萘≤10%,產(chǎn)品工業(yè)萘結(jié)晶點>78℃。

改造前后運行指標對比

1、改造后的處理能力提高了,比改造前增加了50%,比最初設(shè)計增加了88%。

2、改造后的萘分離效率提高了,塔底洗油含萘由改造前的15%降低到5%以下。

3、塔壓降降低了,塔壓降比改造前降低了5 KPa,能量消耗相應(yīng)也比改造前有所降低。

4、為廠家?guī)砹丝捎^的經(jīng)濟效益和節(jié)能效果,粗略計算帶來經(jīng)濟效益631萬元/年。

CJST塔板

CJST塔板在工業(yè)萘精餾塔技術(shù)改造中的成功應(yīng)用,取決于它本身具有的一些優(yōu)良技術(shù)特點。該塔板屬于噴射態(tài)傳質(zhì),與傳統(tǒng)的鼓泡態(tài)傳質(zhì)塔板相比具有處理能力大、傳質(zhì)效率高、抗堵塞能力強、壓力降低、操作彈性好、易消泡等特點,已在煉油、焦化、化肥、甲醇等領(lǐng)域廣泛推廣。

CJST塔板的傳質(zhì)過程

在塔板至罩頂?shù)牧Ⅲw空間中,液相被進入板孔的氣相經(jīng)過拉膜提升→破碎→撞擊折返→噴射→互噴→分離六個步驟完成傳質(zhì)。具體傳質(zhì)過程為:

①液體進入罩內(nèi)被氣體向上拉膜提升;

②氣體將液體破碎成液滴;

③氣體和液滴上升碰撞分離板并折返,與上升的氣液激烈碰撞;

④氣體和液滴從罩體的側(cè)面噴射板向斜上方噴出;

⑤在罩間,噴出罩體的氣體和液滴對噴、相互碰撞;

⑥噴出罩體的氣體和液滴,在分離板的作用下液滴回落至板面流向下游,氣體繞過分離板上升至上層塔板。

CJST塔板的技術(shù)特點

一、處理能力大

板孔氣速是決定塔板通量的關(guān)鍵因素,對于噴射型塔板,氣速越高液相的分散程度越好,傳質(zhì)效率越高。同時對于夾帶而言,由于上升的氣液被分離板強制分離,形成的是水平噴射,氣液能夠有效分離,所以大幅度減小了霧沫夾帶,提高了操作上限,增大了氣相通過能力。

液相通過能力大是由于:氣體攜帶液體并流進入帽罩,而不是像浮閥等塔板氣體穿過板上液層,因而使塔板上流動的液體基本上為不含氣體的清液,故降液管液泛的可能性大大降低,即同樣截面積的降液管液體通過能力可提高近一倍,所以對于擴產(chǎn)改造項目,保留原塔體及原降液系統(tǒng),只更換成CJST塔板就可將塔的液相處理量最大可提高一倍。

二、傳質(zhì)效率高

由于CJST塔板空間利用率高達50%以上,氣液在罩內(nèi)和罩間接觸非常充分:一方面氣體把液體分散成小液滴,大幅度提高了氣液兩相接觸面積,另一方面激烈的噴射工況使液滴的表面不斷更新,以維持高的傳質(zhì)傳熱推動力,因此CJST塔板具有很高的傳質(zhì)效率。與F1浮閥相比,塔板效率在低氣相負荷時高出10%,在高氣相負荷時高出40%。工業(yè)應(yīng)用證明,CJST塔板的全塔效率比F1浮閥提高10%以上。

三、抗堵塞能力強

由于塔板板孔較大且無活動部件,一般不易被較臟或粘性物料堵塞。另外,氣液是在噴射狀態(tài)下離開帽罩的,氣速較高,對罩孔本身有較強的自沖洗能力。物流中含有的顆粒、聚合物、污垢等雜質(zhì)難以在罩孔聚集并堵塞罩孔,故可延長檢修周期。

四、壓力降低

氣體通過CJST塔板時并不穿過板上液層,而只需克服被氣體提升的那部分液體的重力,所以形成的壓降要小。CJST塔板壓降在低負荷時與F1型浮閥相當,高負荷時比F1浮閥低20%~30%,且負荷愈大壓降低的愈多。

可以看出,在板孔動能因子均為10時,CJST塔板的板壓降比F1浮閥塔板的低10%;當板孔動能因子為15時,CJST塔板的板壓降比F1浮閥塔板的低40%。

五、操作彈性好

CJST塔板的操作下限同F(xiàn)1浮閥塔板一樣受塔板漏液控制,操作上限一般受過量霧沫夾帶控制,見圖4。若以霧沫夾帶10%作為操作上限,F(xiàn)1浮閥的板孔動能因子為17,而CJST可達34,即在相同的塔板開孔率時,CJST的操作上限比F1浮閥高一倍。例如在開孔率11%時,CJST的操作下限的板孔動能因子為4.7-6.3,操作上限為34,其操作彈性可達5.4-7.2。

六、具有消泡作用

由于CJST特殊的噴射型操作工況,氣體直接進入帽罩內(nèi),而不需穿過板上液層,因為無發(fā)泡機制,所以塔板上液體為清液;另外,高速噴射的液滴回落到塔板時又具有破沫作用,所以CJST塔板能夠處理常規(guī)塔板難以處理的易發(fā)泡物系。

總的來說,CJST塔板特殊的噴射型氣液傳質(zhì)形態(tài),從根本上決定了其優(yōu)良的性能,從而使得首次在工業(yè)萘精餾塔上的改造應(yīng)用獲得成功:改造后一次試車成功,并達到了擴產(chǎn)、節(jié)能、創(chuàng)收的目的。不但為廠家?guī)砹丝捎^的經(jīng)濟效益,還為具有較小塔板間距的塔設(shè)備的擴能改造開避了新途徑,具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。



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