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新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔中的应用
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新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔中的应用

2020-08-15      来源:买球正规平台 -阅读: 次
0引言
现代煤化工的发展前景十分乐观,焦化化产产品市场具有较大的利润空间,特别是焦油和粗苯产品的加工利用潜力很大。因此化产回收工段显得尤为重要,而化产回收工段的塔器设备直接影响到焦化产品的质量和回收率。目前多数焦化厂采用的传统技术,设备庞大,能耗高,产品质量和收率低。而填料塔设备的效率与填料的性能密切相关,新型不锈钢孔板波纹填料,综合了金属丝网波纹填料和金属板波纹填料的技术经济特点,不仅效率高,而且价格低。我公司近几年应用新技术在焦化行业化产回收装置上进行技术改进,取得了显著的效果。
 
1洗苯塔简介 
洗苯塔的任务是将煤气中的粗苯用洗油吸收下来,再经过脱苯塔将粗苯蒸脱,有的脱苯塔还能将轻重苯分离并回收,此过程在化产回收系统中经济效益最为显著,所以追求粗苯回收率是非常必要的。洗苯塔的设计多为填料塔,主要考虑的是系统阻力的问题,鼓风机的压头有限,对系统阻力要求严格,填料塔的阻力降比板式塔低,所以从工艺角度考虑洗苯塔的气液接触装置选用填料,但从洗苯塔的液气比看,它属于较小的液气比操作,液相负荷较小,塔径大,喷淋密度低,液体更容易出现偏流,使得填料发挥效率不高,一般靠增加填料的高度来弥补,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钢板网、木格子、竹格子、塑料花环等,这些填料比表面积小,填料本身对液体和气体的自分布效果差,效率低,吸收效果并不好,而且增加了系统阻力和动力消耗。
我公司对洗苯塔的设计采用新型不锈钢孔板波纹填料和新型分布器,使得洗苯塔效率大为提高,塔后苯含量多在3g/m3以下,大大提高了粗苯回收率。

2设计方案
以某焦化厂为例:焦化厂年产焦炭260万t,老系统130万t,新系统130万t。老系统洗苯为三塔流程,塔径5m,塔内填料用过木格子、钢板网、塑料花环。每塔塔内各段填料之间设有分配锥。塔顶设有环状布置的贫油喷嘴装置。存在的问题主要有塔后苯含量高,一般在5g/m3以上;煤气夹带洗油严重,高时可达300mg/m3;系统阻力大。2007年,我公司利用新型填料新技术对焦化厂老系统洗苯塔进行了改造,对新系统进行了设计。具体设计方案如下:
1)在塔的上部安装1层~2层径向侧导喷射塔板CJST。该塔板为天津创举公司专利技术,具有传质效率高、处理量大、抗堵塞等优点,属最先进的塔板之一。塔板的持液时间较填料长,而洗苯塔又属于小液气比操作,塔板的作用弥补了填料因喷淋密度小而造成效率低的不足。在洗苯塔上部,吸收推动力变小,塔盘的效率好坏更加重要。同时利用塔盘喷射罩体的特殊结构可减小气体对洗油的夹带。也可将塔盘安装在洗苯塔的下部,其作用与上部不尽相同:一是利用塔盘液层对煤气进行洗涤,尤其对颗粒状物起扑集作用明显,这样可大大减轻对填料的堵塞;二是对进塔煤气起到再分布的作用,避免气体偏流进入填料段,使填料的作用完全发挥。但是,由于系统阻力的要求,塔盘层数只能考虑1层~2层;
 
2)填料选用CJ-125YZ型孔板波纹填料。该种填料具有传质效率高、通量大、阻力小等特点。CJ-125YZ型填料的表面为细密条纹状并开有小孔,不仅润湿比表面积大而且润湿性能好,可提高有效传质表面积。由于其规则的菱形网孔易被液膜覆盖,凹凸不平的表面强化了液膜湍动、混合及表面更新,同时波纹对液体的导流方向与由下至上的气流形成错流,强化了汽液接触和传质效果。此外,按纹状计算表面积,它比125Y型高出20%以上,而且孔板波纹填料的孔隙率和自分布效果都远远高于钢板网、木格填料;它还有质轻、价廉、耐腐蚀等特点。计算结果表明一塔三段填料的作用超过原三塔填料之和。为增加填料的支撑强度,每段聚丙烯填料下部加一段400mm高同型号不锈钢填料;

3)对液体分布器和再分布器进行改进:塔顶安装CJ-槽式液体分布器为二级槽式,能够把管道输送来的洗油通过一级槽均衡分布进入若干个二级槽,再由二级槽底部的均布喷淋孔把液体均匀分布,二级槽之间有液体平衡管连通以保证各槽之间液面平衡,使得每个喷淋孔流量相等,其分布效果远优于喷头式或管淋式分布器。两段填料间的CJ-槽盘式液体分布器,即能将上方填料落下的液体全部收集,又能对液体、气体进行再分布;
 
4)塔顶部安装的不锈钢板塔式波纹除沫器,除雾效率达90%以上,能够很好地解决煤气夹带洗油的问题。由于煤气中的萘及焦油雾的存在,容易造成除沫器堵塞。在此,我们重点考虑了如何解决除沫器堵塞问题。在除沫器上方设计了分块式喷淋洗涤装置,一旦除沫器发生堵塞,开启上方热洗油喷淋装置即可清洗除沫器;
 
5)洗苯塔塔径较大,由进气管进入塔内的气体很容易出现偏流,造成下段填料的气体出现偏流,影响填料充分发挥作用。所以,在塔的下部设计了CJ—进气分布器,对气体进行均布。 
 
3运行效果
改造完成后设备运行数据见下表:
新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔中的应用
老系统洗苯塔改造前情况:
塔前煤气含苯:34g/m3;
塔后含苯:2006年平均4g/m3,2007年平均5g/m3,改造前达到6g/m3;
洗油循环量:130t/h;
洗油夹带量:300mg/m3。
比较:以轻苯计,改造后比改造前每班从煤气中多回收轻苯1.6t,每年多回收轻苯1620t以上,以轻苯市场价3700元/t计,每年多获利600万元。
说明:目前,该系统的脱苯塔仍为铸铁泡罩塔盘,且在超负荷下运行,贫油含苯较高,一般在0.6%左右。如对脱苯塔进一步改造,采用径向导喷塔盘,洗油贫度可以降到0.4%以下,则洗苯塔的苯回收率将进一步提高。该厂新系统洗、脱苯塔均采用了新技术,脱苯塔选用的径向导喷塔板,洗油贫度小于0.4%,洗苯塔出塔气含苯在2.2g/m3以下。新系统具体运行数据见表2:


4结论 
通过山西焦化集团有限公司、孝义新禹煤焦有限责任公司等企业部分装置的应用实例,对改造前后洗苯塔的综合测试,证明了新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔上的应用,取得了非常显著的效果,提高了产品回收率、减少了设备投资和能耗、降低了生产成本,为企业带来了巨大的经济效益。

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