规整填料在减压塔的应用.doc
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1、规整填料在减压塔的应用邓俊辉 郑月明(蒸馏车间)摘要:介绍了Zupak规整填料在荆门分公司350万吨/年常减压蒸馏装置减压塔的应用情况,分析了改造后取得的效果和目前运行中存在的问题,并提出了改进建议。关键词:减压塔 规整填料 技术改造 真空度 节能1 概述中国石化荆门分公司蒸馏(一)装置始建于1969年,设计处理能力为250万吨/年,1978年扩能改造为350万吨/年,其减压塔为燃料-润滑油型,根据原油品种和加工方案的不同,既生产催化原料蜡油,满足两套催化开工生产,又生产润滑油基础油原料,为润滑油系统提供原料。由于设备老化,技术落后,润滑油料质量和总拔水平不尽人意。为了获得最佳的经济效益,在2
2、002年的装置节能改造中对减压塔进行了改造,要求既能按“高真空、低炉温、窄馏份、浅颜色”原则生产优质润滑油原料,又能充分提高总拔出率,满足两套催化装置对原料的要求,同时处理能力要达到全装置400万吨/年的上限。在塔径不变的前提下,考虑解决这些问题的途径有:提高减压塔进料段真空度,尽量深拔;降低减压炉出口温度,减少常压重油裂解;使用新型高效塔盘。在减顶抽真空系统基本不变的情况下,提高进料段真空度,必须设法降低塔内压降,降低塔内油品沸点,这样在油品汽化率一定的情况下,可降低减压炉出口温度。新型规整填料技术的工业应用,可以使提高塔的处理能力,降低塔内压降,提高润滑油质量的目的得以实现。2 规整填料新
3、技术简介规整填料开发的着眼点是强化膜式和喷雾传质,降低阻力并促进两相流体均布,使规整填料具有高效、低阻力、高通量和便于放大的特点。不同公司生产的规整填料几何形状基本类似,主要差别在于金属板的表面处理及波纹角度与大小。由于规整填料人为地“规定”了填料层中汽液接触途径,规则排列组装,尽量克服两相流体分布不均,同时在整个塔截面上形成许多并列耦合、空间对称的传质小单元,因而保证了分离效率。1为适应扩能改造的需要,以Sulzer的Mellapak和前Glitsch的Gempak规整填料为代表的新型填料在国外蒸馏塔中得到广泛应用,并推动了传质技术发展。为追求更高的能力和效率,Sulzer又推出了Mella
4、pak plus型填料,该系列填料的特点是最大限度地降低每层规整填料之间填料通道局部被堵所致的气体通量下降即能力的下降,在相同比表面积下通量比Mellapak大2030,且操作弹性大,可将塔的有用能力提高50,效率也优于Mellapak,其设计特点是波纹槽较为平缓。Glitsch也针对Gempak的缺点,开发出了Flexipac HC填料,据资料介绍,其改进情况与Mellapak plus相近,其处理能力相对Gempak可提高2030。2Nagaoka公司新开发的Super X-Pack规整填料由悬挂于整个塔高度内的120束细线(对于直径为5m的塔)组成,每束有2万根线,这些细线以三角形或四方
5、型的模式相互连接,在每束的末端,这些细线紧紧缠绕在一起,通过接头与分配器的管道相连。采用这种设计,液体在网线上呈连续均匀的流动,由于没有喷淋和分配不均,因此中间不需要分配器,而一般情况下410m应设置一个分配器。其压降仅为常规规整填料的1/31/2。3国内在规整填料方面大部分与Mellapak相近。天津大学开发了一种折峰式新型规整填料,称之为Zupak,是普通波纹板规整填料与Intalox散堆填料优良结构的组合,其综合性能更为优良。该填料主要对填料表面结构和开孔作了特殊考虑,与相应型号的Mellapak填料相比,比表面及开孔率增加了10左右,分离效率约提高10,通量提高20,压降降低30以上,
6、可以保证减压塔能在较大的弹性范围内正常操作。4图1 ZUPAK填料结构示意图 表1 不同填料压降比较5塔径mm气相负荷kg/h液相负荷kg/h填料型号填料高度/mm床层压降/Pa泛点百分数19400458580274260Mellapak plus22004647229400458580274260Zupak22200416683 改造方案减压塔改造要达到以下主要目的:l 提高减压塔的处理能力,满足装置年加工量400万吨的要求l 提高进料段真空度,达到减压塔深拔的目的图2 减压塔结构图l 开好洗涤段,解决减二、减三、减四生产润滑油原料时的产品质量l 适当降低炉温,降低装置加工能耗。要达到上述要
7、求,最经济有效的办法就是不改变塔高和塔径,用规整填料改造减压塔。由于投资资金的限制,不能将全塔都改造为规整填料,经过论证,决定将减压塔第5层至第21层(即减二线以下至进料段)板式塔板改为天津大学的Zupak规整填料(见表3)。减二中循环回流段液体喷淋量及传热量较大,采用压降小而传热效果较好的Zupak2填料,可以保证取热要求;减二线油与减三线油分离段内回流液体分布器采用导板槽盘式气液分布器,填料采用比表面积较大且压降适中的Zupak3;减三线油与减四线油分离段需要较多理论板,因此采用分馏效果最好但压降最大的Zupak4和较低压降的Zupak3两段填料,气液分布器仍为导板槽盘式气液分布器;减四线
8、抽出以下拆除原脏洗段5#、6#塔盘,加设Zupak2填料,回流液体分布采用槽盘式气液分布器。进料由多孔直管式分布器改为天津大学的具有捕液吸能作用的双切向环流气体分布器。由于减压塔是汽液两相进料,气速较高,气体分布器设计的好坏直接影响减压塔的设计水平和开车效果。双切向环流挡板式进料分布器虽然是一种性能优良的进气初始分布器,但由于其向下冲击力较大,轴向上返气容易产生严重的雾末夹带。天津大学在双切向挡板式进料分布器的设计基础上加设了捕液吸能器(见图4),基本消除了液相的夹带,在减小减四线残炭的同时,也使进入塔内的气体上返后更加均匀,可以更好地发挥填料及塔板的效率。6填料塔的液体分布器对填料塔的性能有
9、举足轻重的影响,一般的槽式液体分布器具有结构较为简单、安装方便、压降小等优点。天津大学在传统分布器的基础上采用全连通式一级槽及导流板、采用加设规整填料的埋藏云梯梁支撑分布槽结构。全连通式一级槽使液体真正能够均匀分布到各二级槽中,而导流板的加设使液体分布更为均匀。它具有气液分布均匀、操作弹性大、压降低、占位低、抗堵塞能力强、适于进料及采出等优点。图3 具有捕液吸能功能的双切向挡板式气液分布器图4 带导流板的槽盘式气液分布器结构示意图表2 多孔直管式与双切向环流进料分布器对比6分布器形式不均匀度雾沫夹带 %压力降 Pa多孔直管式2.05.32740双切向环流式0.370.115抽真空系统原采用两组
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