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    新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔中的應用
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    新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔中的應用

    2020-08-15      閱讀:
    0引言
    現代煤化工的發展前景十分樂觀,焦化化產產品市場具有較大的利潤空間,特別是焦油和粗苯產品的加工利用潛力很大。因此化產回收工段顯得尤為重要,而化產回收工段的塔器設備直接影響到焦化產品的質量和回收率。目前多數焦化廠采用的傳統技術,設備龐大,能耗高,產量和收率低。而填料塔設備的效率與填料的性能密切相關,新型不銹鋼孔板波紋填料,綜合了金屬絲網波紋填料和金屬板波紋填料的技術經濟特點,不效率高,而且價格低。我公司近幾年應用新技術在焦化行業化產回收裝置上進行技術改進,取得了顯著的效果。
     
    1洗苯塔簡介 
    洗苯塔的任務是將煤氣中的粗苯用洗油吸收下來,再經過脫苯塔將粗苯蒸脫,有的脫苯塔還能將輕重苯分離并回收,此過程在化產回收系統中經濟效益為顯著,所以追求粗苯回收率是非常必要的。洗苯塔的設計多為填料塔,主要考慮的是系統阻力的問題,鼓風機的壓頭有限,對系統阻力要求嚴格,填料塔的阻力降比板式塔低,所以從工藝角度考慮洗苯塔的氣液接觸裝置選用填料,但從洗苯塔的液氣比看,它屬于較小的液氣比操作,液相負荷較小,塔徑大,噴淋密度低,液體更容易出現偏流,使得填料發揮效率不高,一般靠增加填料的高度來彌補,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鋼板網、木格子、竹格子、塑料花環等,這些填料比表面積小,填料本身對液體和氣體的自分布效果差,效率低,吸收效果并不好,而且增加了系統阻力和動力消耗。
    我公司對洗苯塔的設計采用新型不銹鋼孔板波紋填料和新型分布器,使得洗苯塔效率大為提高,塔后苯含量多在3g/m3以下,大大提高了粗苯回收率。

    2設計方案
    以某焦化廠為例:焦化廠年產焦炭260萬t,老系統130萬t,新系統130萬t。老系統洗苯為三塔流程,塔徑5m,塔內填料用過木格子、鋼板網、塑料花環。每塔塔內各段填料之間設有分配錐。塔頂設有環狀布置的貧油噴嘴裝置。存在的問題主要有塔后苯含量高,一般在5g/m3以上;煤氣夾帶洗油嚴重,高時可達300mg/m3;系統阻力大。2007年,我公司利用新型填料新技術對焦化廠老系統洗苯塔進行了改造,對新系統進行了設計。具體設計方案如下:
    1)在塔的上部安裝1層~2層徑向側導噴射塔板CJST。該塔板為天津創舉公司技術,具有傳質效率高、處理量大、抗堵塞等點,屬先進的塔板之一。塔板的持液時間較填料長,而洗苯塔又屬于小液氣比操作,塔板的作用彌補了填料因噴淋密度小而造成效率低的不足。在洗苯塔上部,吸收推動力變小,塔盤的效率好壞更加重要。同時利用塔盤噴射罩體的特殊結構可減小氣體對洗油的夾帶。也可將塔盤安裝在洗苯塔的下部,其作用與上部不盡相同:一是利用塔盤液層對煤氣進行洗滌,尤其對顆粒狀物起撲集作用明顯,這樣可大大對填料的堵塞;二是對進塔煤氣起到再分布的作用,避免氣體偏流進入填料段,使填料的作用完全發揮。但是,由于系統阻力的要求,塔盤層數只能考慮1層~2層;
     
    2)填料選用CJ-125YZ型孔板波紋填料。該種填料具有傳質效率高、通量大、阻力小等特點。CJ-125YZ型填料的表面為細密條紋狀并開有小孔,不潤濕比表面積大而且潤濕性能好,可提高有效傳質表面積。由于其規則的菱形網孔易被液膜覆蓋,凹凸不平的表面強化了液膜湍動、混合及表面更新,同時波紋對液體的導流方向與由下至上的氣流形成錯流,強化了汽液接觸和傳質效果。此外,按紋狀計算表面積,它比125Y型高出20%以上,而且孔板波紋填料的孔隙率和自分布效果都遠遠高于鋼板網、木格填料;它還有質輕、價廉、耐腐蝕等特點。計算結果表明一塔三段填料的作用超過原三塔填料之和。為增加填料的支撐強度,每段聚丙烯填料下部加一段400mm高同型號不銹鋼填料;

    3)對液體分布器和再分布器進行改進:塔頂安裝CJ-槽式液體分布器為二級槽式,能夠把管道輸送來的洗油通過一級槽均衡分布進入若干個二級槽,再由二級槽底部的均布噴淋孔把液體均勻分布,二級槽之間有液體平衡管連通以保證各槽之間液面平衡,使得每個噴淋孔流量相等,其分布效果遠于噴頭式或管淋式分布器。兩段填料間的CJ-槽盤式液體分布器,即能將上方填料落下的液體全部收集,又能對液體、氣體進行再分布;
     
    4)塔頂部安裝的不銹鋼板塔式波紋除沫器,除霧效率達90%以上,能夠很好地解決煤氣夾帶洗油的問題。由于煤氣中的萘及焦油霧的存在,容易造成除沫器堵塞。在此,我們重點考慮了如何解決除沫器堵塞問題。在除沫器上方設計了分塊式噴淋洗滌裝置,一旦除沫器發生堵塞,開啟上方熱洗油噴淋裝置即可清洗除沫器;
     
    5)洗苯塔塔徑較大,由進氣管進入塔內的氣體很容易出現偏流,造成下段填料的氣體出現偏流,影響填料充分發揮作用。所以,在塔的下部設計了CJ—進氣分布器,對氣體進行均布。 
     
    3運行效果
    改造完成后設備運行數據見下表:
    新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔中的應用
    老系統洗苯塔改造前情況:
    塔前煤氣含苯:34g/m3;
    塔后含苯:2006年平均4g/m3,2007年平均5g/m3,改造前達到6g/m3;
    洗油量:130t/h;
    洗油夾帶量:300mg/m3。
    比較:以輕苯計,改造后比改造前每班從煤氣中多回收輕苯1.6t,每年多回收輕苯1620t以上,以輕苯市場價3700元/t計,每年多獲利600萬元。
    說明:目前,該系統的脫苯塔仍為鑄鐵泡罩塔盤,且在超負荷下運行,貧油含苯較高,一般在0.6%左右。如對脫苯塔進一步改造,采用徑向導噴塔盤,洗油貧度可以降到0.4%以下,則洗苯塔的苯回收率將進一步提高。該廠新系統洗、脫苯塔均采用了新技術,脫苯塔選用的徑向導噴塔板,洗油貧度小于0.4%,洗苯塔出塔氣含苯在2.2g/m3以下。新系統具體運行數據見表2:


    4結論 
    通過山西焦化集團有限公司、孝義新禹煤焦有限責任公司等企業部分裝置的應用實例,對改造前后洗苯塔的綜合測試,證明了新型不銹鋼孔板波紋填料及分布器在洗苯塔上的應用,取得了非常顯著的效果,提高了產品回收率、減少了設備投資和能耗、降低了生產成本,為企業帶來了巨大的經濟效益。

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