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公司名稱(chēng)：化工填料廠(chǎng)家
公司QQ：27749890
聯(lián)系人：龍經(jīng)理
業(yè)務(wù)電話(huà)：18779917026
聯(lián)系地址：江西萍鄉(xiāng)湘東陶瓷工業(yè)園
規(guī)整填料塔在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用
2019-06-27 閱讀：次
乙烯產(chǎn)量是衡 量一個(gè) 石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 美國(guó)某研究近對(duì) 乙烯供求的預(yù)測(cè)如下
由上表可知 , 世界乙烯需求量和 產(chǎn)能利用率將不斷上升 . 我國(guó) 乙烯產(chǎn)量 1 9 8 5 年是 “ 萬(wàn) t , 1 9 09 年是 1 5 萬(wàn) t , 五年 間增長(zhǎng) 1 . 24 倍 , 平均 年遞增91 % 。 1 9 9 5 年計(jì)劃生產(chǎn) 乙烯 2 03 萬(wàn) t , 實(shí)際產(chǎn)量超過(guò) 9 萬(wàn)多噸 , 2 。。。 年計(jì)劃 3 0 0t 甲在煉油和石化 工業(yè) 中 , 收率和 節(jié)能 只要有少許改進(jìn) , 就可產(chǎn)生很大經(jīng)濟(jì)效益 。 例 如 25 0 萬(wàn)噸 /年煉油能力 的減壓塔塔徑 為 6 . 4 米 , 其拔出率 只要提高一個(gè)百分 點(diǎn) , 年 經(jīng)濟(jì)效益就可超過(guò) 1。。。 萬(wàn)元 . 這些工業(yè)中有大量塔器 , 采用先進(jìn)技術(shù)對(duì)其改造是大有可為的。近 20 年來(lái) , 世界氣產(chǎn)量幾乎增長(zhǎng)一倍圖 ,現(xiàn)還在不斷增長(zhǎng) 。 大部分氣要經(jīng)過(guò)吸收塔處理水 、 酸和 較重餾分 ( N G L ) , 這將是塔器技術(shù)的重要市場(chǎng) 。 N G L 又可蒸餾分離得到 乙烷 、 C : / C ` (液化石油氣 ) 和 汽油 , 這又是蒸餾的技術(shù)市場(chǎng)。
一些發(fā)達(dá) 目前都在致力 于開(kāi)發(fā)精細(xì) 化工 , 提高其在化工總產(chǎn)值 中的比率。 如美國(guó) 、 日本 、 法國(guó)的精細(xì)化工 比率 已超過(guò) 05 % , 瑞士達(dá) 59 % , 我 國(guó)目前還不足 04 % 。 全世界制藥和農(nóng)藥總產(chǎn)值約 3 2 0 0 億美元 , 其它化 學(xué)制 品 和精細(xì)化工年總產(chǎn)值也有35。。 億美元圖 。 這些領(lǐng)域中分批燕餾應(yīng)用較廣 , 也有一些特殊蒸餾 , 如反應(yīng)蒸餾、 分子蒸餾等 , 它們有時(shí)也與結(jié)晶分離方法互相補(bǔ)充 。
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和燃料用量的不斷增加 , 二氧化硫排放量越來(lái)越多 , 年遞增率為 5% ,預(yù)計(jì)本世 紀(jì)末 二 氧化硫的年 排放 量將 超過(guò)3 .3 億噸〔幻 ,由此造成的大氣污染十分嚴(yán)重 。 因此 ,從煙氣中二氧化硫和 H CI 酸分 , 是近來(lái)在要求下迅速發(fā)展起來(lái)的一個(gè)技術(shù)大市場(chǎng)。 由合成氣中二氧化碳也是吸收技術(shù) 的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)合 。
蒸餾和吸收設(shè)備主要是板式塔和填料塔兩大類(lèi). 07 年代 以前 , 在大型 塔器中板式塔 占主導(dǎo)地位 , 曾出現(xiàn)過(guò)許多新型塔板 . 當(dāng)時(shí)的填料塔往往存在放大效應(yīng) , 即隨塔徑 , 填料塔效率呈下降趨勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)不能可靠地推廣到工業(yè)規(guī)模填料塔的設(shè)計(jì)中。 07 年代初 出現(xiàn)了世界性能源危機(jī) , 迫使填料塔技術(shù)在近 多年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步 。 各種高效填料和 新型塔內(nèi)件不斷涌現(xiàn) , 并在工業(yè)應(yīng)用中取得了很大成功。
塔填料可分為散堆填料和規(guī)整填料 (又稱(chēng)結(jié)構(gòu)填料 ) 。 它 們各有特長(zhǎng) , 在各自的應(yīng)用范圍 內(nèi)發(fā)揮各自的 勢(shì)。 填料塔的其它內(nèi)部構(gòu)件 ( 簡(jiǎn)稱(chēng)塔內(nèi)件 ) , 特別是流體和 氣體分布裝置對(duì)填料效率的影響大 , 應(yīng)予以十分重視 。
2 續(xù)料塔技術(shù)的現(xiàn)狀
2 .1塔填料
初 的填料可以追溯到焦炭、 卵石之類(lèi)不定形物的原始階段 。 1 9 1 4 年拉西環(huán) ( R a s e h i n g r i n g ) 的出現(xiàn) , 使填料塔的研究進(jìn)入了科學(xué)的軌道。 此后出現(xiàn)過(guò) 很 多 高 性 能的 散 堆 填 料 如 以 鮑爾環(huán) ( P al lr i n g ) 、 改進(jìn)型鮑爾環(huán) ( H y 一 P a k ) 、 階梯環(huán) ( C M R )
為代表的環(huán)形填料。 在環(huán)形表面開(kāi)有窗 口 , 環(huán)內(nèi)帶有舌 片 , 這樣增加 了氣相 的湍動(dòng)及對(duì)液相的濕 潤(rùn) , 從而增 強(qiáng)傳質(zhì)并減小壓降。 近年來(lái) , 散堆填料設(shè)計(jì)趨 向于晶 形 網(wǎng)格結(jié)構(gòu) , 特別是塑料材質(zhì)的散堆填料 , 它 們可 以諾 派克環(huán) ( N o rP a e r i n g ) 、 哈弗 羅環(huán)H( lfi o w : in g ) 為典型代表。 其單位理論分離級(jí)的比壓 降低。 以 I n t a l o x s a d d l e 和 L e v a p a k 為代表的鞍形填料 , 其流 體分布性能 比上述環(huán)形填料好 , 但通量則 比環(huán)形填料差 。 1 9 7 8 年美 國(guó) N or to n 公司 推出的 I M T P ( I n t a l o x M e t a k T o w e r P a e k i n g ) 和 此后
N u t t e r 公司的 N u t t e r r i n g , 巧妙地 將環(huán)形和 鞍形綜合成一體 , 既具有環(huán)形填 料通量大的特點(diǎn) , 又 具有鞍形填料液體分布性能好的特點(diǎn) 。 華南理工大學(xué)在 IM T P 填 料基 礎(chǔ)上開(kāi)發(fā) 了共扼環(huán)填料 , 清華大學(xué)開(kāi)發(fā)了適用于 過(guò)程的 Q H 型扁環(huán)填料 。
6 0 年代后 , 生 產(chǎn)規(guī)模大型 化要求填料具有大通量 ; 能改善液體均勻分布 , 以提高分離效率及克服放大效應(yīng) ; 降低填料層阻力及持液量 , 以起 到節(jié)能效果。 規(guī)整填料在這方面有的點(diǎn) , 因 此 , 各類(lèi)規(guī)整填料應(yīng)運(yùn)而生 。規(guī)整填料在整個(gè)塔截面上 ,幾何形狀規(guī)則 、 對(duì)稱(chēng)、 均勻 。 它規(guī)定了氣液流路 , 改善了溝流和壁流現(xiàn)象 , 壓降可以很小 . 在相同的和 壓降下 , 與散堆填料相 比 , 可以 安排更大的 比表面積 , 因此效率高。 由于 其結(jié)構(gòu)的規(guī)整性 , 合理的設(shè)計(jì)可以做到幾乎無(wú)放大效應(yīng) 。 瑞士 S lu ez r 公司用 規(guī)整 填料改造過(guò)的 塔 , 其塔徑 已達(dá) 21 . 4 m j[6 , 天津大學(xué)用規(guī)整填料改造過(guò)乙烯裝置中塔徑為 6 . s m 的汽油分餾塔圖 , 并 已用于塔徑 8 . 2 米的減壓塔 。填料塔只適用 于小塔的概念 , 已被扭轉(zhuǎn)。
盡管早在 1 9 3 7 年就 出現(xiàn)了一個(gè) 以 S t de m an 命名的金屬絲網(wǎng)規(guī)整填料及 以后的 S rP ya aP k 填料等 , 但規(guī)整填料真正的生命 力是從 60 年代 S ul z er 公 司開(kāi)發(fā)的金 屬絲 網(wǎng) 波紋 填 料 ( S lu ze r G ua ezP ca ki n g ) 開(kāi)始表現(xiàn)出來(lái)的 . 此后規(guī)整填料的研究十分活躍 , 新品種層出不窮 。 1 9 7 7 年 S lu ze r 公司又推
出 了板 片波紋型的 M le al Pa k 填料 , 繼后 80 年代K u h n i 公 司的 R o m b o p a k 、 M o n t : 公司的 M o n t z 、G l i t s e h 公司 的 G e m p a k 、 N o r t o n 公 司 的 I S P ( I n -t a l o x 、 s t r u e t u r e d P a e k i n g ) 、 Ja e g e r 公 司的 M a x -p a k 、 G e r m a n ia 公司 的 P y r a p a k 、 R a s e h i n g 公司的R a l u 一 p a k 等先后出現(xiàn) , K o e h 公司則將 S u l z e r 公司轉(zhuǎn)讓的 M e ll a p a k 技 術(shù)更 名為 F le x i p a e , 新近 日本三菱商社推 出了 M C 一 aP k . 這些填料 彼此類(lèi)似 , 多數(shù)是以 M e l l a p a k 為雛形 . S u l z e r 公司前幾年推出了可用于化學(xué)反應(yīng)器的 K A T A P A K 規(guī)整填料 , 是以雙層絲網(wǎng)制成的波紋填料 , 在絲網(wǎng)夾層內(nèi)裝有催化劑。 新過(guò) S u l z e r 公司又推出 o p t i f l o w 規(guī)整填料(多通道規(guī)整填料 ) 。 規(guī)整填料中還有一種格柵填料 , 適用于物料較臟的場(chǎng)合 , 如減壓塔臟洗段等。 應(yīng)
用較廣的有 K o e h 公司 的 F l e x ig r i d 、 G l i t s e h 公司的G l i t s e h 一 g r i d 、 N u t t e r 公司的 S n a p 一 g r i d 等 。
我國(guó)在規(guī)整填料方面也有不少突破。 天津大學(xué)與英國(guó) A s ot n 大學(xué)聯(lián)合 開(kāi)發(fā) 了以 U an aP k 命名的脈沖規(guī)整填料 , 天津大學(xué)填 料塔新技術(shù) 公司 1 9 9 1年 引進(jìn) T S u l z e r 公司的 M e l l a p a k 生產(chǎn) 自動(dòng)線(xiàn) , 并自己開(kāi)發(fā)了碳鋼滲鋁板波紋填料 ; 清華大學(xué)和上?；ぱ芯吭悍謩e開(kāi)發(fā)了壓延板 網(wǎng)波紋填料 ; 天津市天進(jìn)新科技開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)了板花規(guī)整填料 ; 中石化洛陽(yáng)石化工程公司開(kāi)發(fā)了 L H 型規(guī)整填料。 這些都在工業(yè)中得到了成功的應(yīng)用 。
2 . 2 塔內(nèi)件
塔內(nèi)件包 括液體分布器、 床層限 位器 、 填料支承、 壁流收集分配錐 、 液體收集器及再分布器、 氣體分布器等 。 一座性能良好的大型填料塔 , 填料本身的高性 能固 然重要 , 而與之匹配 的塔 內(nèi)件 , 尤其是液體分布器和 氣體分布器也是至關(guān)重要的。 否則填料的高性 能不能得 以 充分發(fā)揮。 特別是對(duì)于大直徑 、 多側(cè)線(xiàn) 、 淺床層塔器 , 氣體和液體分布裝置往往是成敗的關(guān)鍵 。
在填料層內(nèi)部會(huì)形成一 定數(shù)量的先流動(dòng)途徑, 若 液 體分 布器的 噴 淋 點(diǎn)密 度 d p d ( d r ip p o i n t d 。 。 s it y ) 大于 上述單位 面積上先流動(dòng) 途徑數(shù) , 則填料 效率 可充分發(fā)揮 。液體在流動(dòng)過(guò)程中, 流動(dòng)途徑會(huì)合并 , 后達(dá)到穩(wěn)定的流動(dòng)途徑數(shù) 。 若噴淋點(diǎn)數(shù)少于上述先流動(dòng)途徑數(shù) , 液體在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)分叉 , 使流動(dòng)途徑增加 , 后 也達(dá)到 穩(wěn)定的流動(dòng)途徑 數(shù) 。 后者情況 下 , 填料層上部的填料效率要下降。在嚴(yán)重情況下 , 液體流到 填料層 下端 面出 口 時(shí) , 還沒(méi)達(dá)到穩(wěn)定的流 動(dòng)途徑數(shù) , 則整個(gè)填料層效率嚴(yán)重下降。 d p d 值取決于填料型式和填料層高度 。 通常
填料比表 面積大則 d p d 值也大 , 填料對(duì)液體 的分散系數(shù)大則 d p d 值小。 對(duì)于 25 m m 左右散堆填料 , d p d 值 為 2 5。 / m , , C Y 型金屬 絲網(wǎng)波紋 d p d 值不小于 3 0 0 / m Z , 2 5 o y 型 板波紋填料在 1 5 0 / m , 以 上。 對(duì)
于規(guī)整填料 , 點(diǎn) 分布轉(zhuǎn)化為線(xiàn)分布后 , d p d 可減小 。每個(gè) 噴淋點(diǎn)液體流率要均勻 , 各點(diǎn) 與平均流率的大誤差不應(yīng)超過(guò) 6 % 。通常 , 相當(dāng)于 15 一 20 塊理論級(jí)的填料層高度要設(shè)置液體收集與再分布裝置 , 以保證填料性能的充分發(fā)揮 。 從下圖可以看 出 , 填料層中理論級(jí)數(shù)越多, 則液體分布質(zhì)量對(duì)填料層 效率的影響越大。 對(duì)于直徑小于 30 0 m m 的塔可以不考慮填料層分段。
對(duì)填料塔 內(nèi)氣體分布的研究遠(yuǎn)不如對(duì)液體分布的研究透徹 。 氣體流動(dòng)性能遠(yuǎn)好于液體 , 氣相的橫 向混合速率至少三倍 于液相[j. 。 隨著大空隙率、低壓降填料的開(kāi)發(fā)以及大直徑 、 淺床層填料塔的推廣應(yīng)用 , 氣體分布間題 已 日益受到重視 . 據(jù)文獻(xiàn)10[ 〕報(bào)道 , 通過(guò)在直徑 4 . 5 , 高 Z m 的填料吸收塔中用 乙醇胺 吸收二氧化碳的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 由于側(cè)向進(jìn)氣引起塔內(nèi)氣體橫 向流動(dòng)的不均勻性 , 使得整個(gè)填料床層中氣體分布不均勻 , 進(jìn)氣 口 半邊塔的傳質(zhì)效率較另半邊高 03 % 。 由而可見(jiàn) , 氣體分布不均勻會(huì)造成填料層 內(nèi)氣液相分流 , 使分離效率嚴(yán)重下降。
對(duì) 直徑大 于 Z m 的塔 , 必須考 慮氣體分 布裝置, 氣體在塔 內(nèi)一旦均勻分布 , 就能一直維持均勻狀態(tài) , 無(wú)須設(shè)置氣體再分布器。 上有關(guān)大公司的氣體分布裝置均有 自己 的結(jié)構(gòu) , 但設(shè)計(jì)方法多數(shù)還是依賴(lài)經(jīng)驗(yàn) 。
天津大學(xué) 、 浙江工學(xué)院等就進(jìn)氣結(jié)構(gòu)和 氣體初始分布狀態(tài)對(duì)填料塔性能的影響作了實(shí)驗(yàn)研究 。
3 蒸餾塔性能的評(píng)估
近 K i: et r 等對(duì)塔板 、 散堆填料和 規(guī)整填料作了科學(xué)的比較 a1[ , , 比較 了流動(dòng)參數(shù) F P 在不 同范圍時(shí)的情況 。 流動(dòng)參數(shù)用下式表示 :流動(dòng)參數(shù)的物理意 義是液相與氣相動(dòng)能之 比的根號(hào) , 常用 來(lái)作為液量或壓力影響的參數(shù) 。當(dāng) F P <0 . 03 時(shí) , 是處 于 真 空 或低液量操作 ; 當(dāng) F P > 。. 3
時(shí) , 是處于高壓或高液量操作 。
iK s te r 等人對(duì)塔板、 散堆填料和 規(guī)整填料三 者比較均在佳設(shè) 計(jì)條件下進(jìn)行實(shí)測(cè) , 被 比較塔板的
板 間距是 6 1 0 m m , 散堆填料 的名義尺寸為 s o m m 和 6 5m m , 規(guī)整填料的比表面積為 2 0 m 名 / m “ 。 對(duì)處理能力和分離效率的比較結(jié)果如下 :
當(dāng) F P 為 0 . 0 2 ~ 0 . 1 時(shí)• 塔板和 散堆填料具有相同的分離效率和 處理 能力 。
• 規(guī)整填料分離效率高出前兩 者約 05 % 。• 當(dāng) F P 從 0 . 20 到 0 . 1 增長(zhǎng) 時(shí) , 規(guī)整填料與塔板和 散堆填料相 比 , 處理能力的越性 從高 出03 一 4 0 % 降到 相同程度 。
當(dāng) F P 為 0 . 1 ~ 0 . 3 時(shí)
• 塔板和 散堆填料有相同效率和處理能力。
• 規(guī)整填料處理能力與塔板和 散堆填料相同。
• 當(dāng) F P 從 0 . 1 到 0 . 3 增長(zhǎng)時(shí) , 規(guī)整填料與塔板和散堆相 比 , 效率從高 出 05% 下降到高出 02 % 。
當(dāng) F P 為 0 . 3一 0 . 5 時(shí)
• 塔板 、 散堆填料、 規(guī)整填料的效率和 處理能力均隨 F P 值增加而降低 。
• 規(guī)整填料處理能力和效率下降速度快 , 而散堆填料則緩慢 。
• F P 為 0 . 5 及壓力為絕壓 2 . 67 M P a 時(shí) , 散堆填料的效率和 處理能力高 , 而規(guī)整填料則 低 。
上 述情況的 產(chǎn) 生 , 是 由于填料塔在加 壓蒸餾下 , 容易 產(chǎn)生返混現(xiàn)象。 加 壓下操作溫度要升高 , 使液相粘度減小 , 液體擴(kuò)散性能 。 相反 , 氣相粘度隨溫 度升高而 , 其擴(kuò)散性能減弱 , 所以 加壓下往往氣相是傳質(zhì)的控制因素。 烴類(lèi)物系在加壓蒸餾溫度下 , 其表面 張力很小 。 加壓下 , 高密度氣相容 易分散到表面張力小的液相中。 壓力越高 , 氣相分散到液相中的量越大 , 且分散的氣泡越小 , 充了氣的液相密度要下降 , 一定質(zhì)量的液體 , 其體積則越大 。對(duì)填料塔 而言 , 高的氣液相密度 比 , 高的氣液相粘度 比 , 都會(huì)使氣液相軸向返混加劇 。 高液量下 , 填料對(duì)液體 的自分布性能減弱 , 液體易產(chǎn)生偏流、 溝流等不均勻 流動(dòng) , 這些都會(huì)導(dǎo)致塔效率降低 , 并會(huì)使填料層的持液量加大 , 空隙率降低 , 其結(jié)果是壓降 , 處理能力受到制約。 填料塔用于加壓燕餾時(shí)要特別慎重 。 國(guó)內(nèi)外有很多成功的實(shí)例 , 但也有失敗的例子。 這方面有待進(jìn)一步探索 。
4 規(guī)整填料塔在國(guó)內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例
4 .1 汽油分餾塔的技術(shù)改造
乙 烯裝置汽 油分餾塔是裂解氣進(jìn)入分 離工段的一個(gè)塔 , 是 乙烯的咽喉部位。 我國(guó)引進(jìn)的五套3 0 萬(wàn)噸/ 年 乙烯裝置 , 該塔都是卡脖子設(shè)備 . 用新型高效填料替換原有塔盤(pán) , 可提高處理能力和減小壓降 , 獲得下列 操作上的點(diǎn): ①在相同的裂解爐操作壓力下 , 可提高裂解氣壓縮機(jī)的吸入壓力 , 從而 可 降低 一 段 壓縮 機(jī) 的 壓縮 比 , 通 常 可節(jié) 能1 0 % 以 上。 ②在相同的稀釋蒸汽與烴的比率下 , 降低裂解壓力 可增加 乙烯收率。 ③在相 同的烴分壓下 , 降低裂解壓力 , 通?？晒?jié)省 5 % 稀釋蒸汽。
我國(guó)的五套 03 萬(wàn)噸 / 年乙烯裝置 , 北京燕 山、南京揚(yáng)子、 山東齊魯、 上海金山四套裝置是從美 國(guó) fu m m u s 公司引進(jìn) , 東北大慶是從美國(guó) S 一 W 公司引進(jìn)。 除上 海金 山外 , 其它四套的汽油分餾塔都 由天津大學(xué)參與過(guò)全部或部分改造 。 改造后增加了 乙烯生產(chǎn)能力 , 經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
以燕 山為例 , 該塔塔徑 6 . s m 上段原有 61 塊浮閥塔板 , 下段有 7 塊折流板。 上段 16 塊板改為二層填料 , 上層 3. 4 m 高 2 5 o y 型板波紋填料 , 下層 2. s m 高 1 52 Y 型 板波紋填料 . 下層是泵熱量回收段 , 兩個(gè)填料床層上方均有三級(jí)管槽式液體分布器 。 另把上層折流板更換為大孔導(dǎo)向篩板 , 作為進(jìn)入填料層 的氣體分布板。
燕山汽油分餾塔經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后 , 乙烯生 產(chǎn)能力得 到了提高 , 回 收熱量可達(dá) 9 . 93 萬(wàn)千 卡 / 噸 乙烯 。 全塔壓降從改造前 0 . 1 5 K g / e m , 降至 o • 0 7 K g /c m Z 左右 , 一段 壓縮機(jī)功率消耗 下降 , 每噸 乙烯可 節(jié)能 10 . 76 萬(wàn) K ca l 。 改造后綜合經(jīng)濟(jì)效益每年達(dá) 2 3 8 5 萬(wàn)元 [ 川 。
4 .2 乙 苯 /苯乙烯精餾塔的技術(shù)改造乙苯 / 苯 乙烯的分離難度較大 , 常壓下兩者沸點(diǎn)差 9 ℃ , 且屬熱敏性物料 。 一般采用真空精餾 , 需要近 07 塊理論板數(shù)。 采用板式塔 , 則需兩塔串聯(lián)操作 , 為避免塔阻力 過(guò)大 , 塔釜溫度過(guò)高 , 兩個(gè)塔頂部都 須單獨(dú)抽真 空 , 底部需要再 沸器 , 因 此 , 能耗很大 。 采用 規(guī)整填料 , 只需一個(gè) 塔即可 , 且高度不超過(guò)50 米 。 天津大學(xué)曾對(duì)岳 陽(yáng)石 化總廠(chǎng)絳綸廠(chǎng) 、 上海高橋化工 廠(chǎng) 、 吉化 1 40 廠(chǎng)等十幾 座苯 乙烯塔進(jìn)行過(guò)改造。
上海化工研究院曾對(duì)蘭化 苯乙 烯塔進(jìn)行過(guò)改造。
以吉化 10 4 廠(chǎng)苯乙烯塔為例 , 該塔塔徑 3 . Z m , 原先為導(dǎo)向篩板 , 后廠(chǎng)方改為金屬矩鞍環(huán)填料塔 , 苯乙 烯年生 產(chǎn)能力為 2 . 5 萬(wàn) t , 塔頂蒸 出乙苯中含苯乙烯量高達(dá) 5 % 以上 。 1 9 92 年天津大學(xué)協(xié)助進(jìn)行了改造 , 采用 25 o y 型板波紋填料及部分 21 5 Y 型板波紋填料和 B X 型絲網(wǎng)波紋填料 , 改造后苯 乙烯產(chǎn)量提高到 6 萬(wàn) t/ 年 , 塔頂苯 乙烯含量為 0 . 5 % ~
l % , 塔底 苯 乙 烯純 度在 9 9 . 8 % 以 上 , 全塔壓 降5 5m m H g 柱 , 塔釜 溫度從 1 0 4 ℃ 降到 8 3 C, , 并由于填料塔持液量小 , 物料停 留 時(shí)間短 , 使物系聚 合度大大 降低 , 該廠(chǎng) 獲年經(jīng)濟(jì)效益 1 2 0 0 萬(wàn)元 。 常州化工廠(chǎng)年產(chǎn) 3 0 0 0 噸苯 乙烯 規(guī)模的苯 乙烯塔 , 原為浮閥塔 , 后 改造為 2 05 Y 型 板波紋填料塔 , 產(chǎn)量提高一倍 , 每 噸苯 乙烯 消耗 由 1. 1 8t 降 到 1 . 1 t3 , 年節(jié) 電61 . 2 萬(wàn)度 , 節(jié)水 8 0t , 節(jié)蒸汽 1 . 8 萬(wàn)噸 , 還因減少生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)焦油所帶苯乙烯 1 . 5 % , 全年可降耗苯 乙烯 9 t0 , 年經(jīng)濟(jì)效益達(dá) 人 民幣 2 03 . 95 萬(wàn) 元 , 39天即 可回收全部改造投資哪〕 。
4. 3 潤(rùn)滑油型減壓塔改造
山東濟(jì)南煉油廠(chǎng)塔徑 4 . 2 米潤(rùn)滑油型減壓塔 , 基本上是散堆填料型減壓塔 , 但難度大的減三 / 減 四線(xiàn)之間分餾段仍采用四 層網(wǎng)孔塔板 . 1 9 90 年天津大學(xué)、 石化北京設(shè)計(jì)院和 濟(jì)南煉油廠(chǎng)對(duì)該網(wǎng)孔塔板進(jìn)行改造 , 采用天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司的產(chǎn) 品碳鋼滲鋁板波紋填料及新型液體分布器。 改造后該塔 已成為一座全填料型減壓塔 , 原油處理能力 由每年 1 02 萬(wàn)噸提高到 1 53 萬(wàn)噸 , 濕法達(dá)到 1 42 萬(wàn) 噸。 減 四 線(xiàn) 壓 降 由 7 m m H g 柱 降 到3. s m m H g 柱 , 減 四 線(xiàn)油質(zhì)量 改善 , 餾 程范 圍降至08 ℃ 以下 , 殘?zhí)亢蜕榷加懈纳啤?減三 、 減四線(xiàn)油的重 疊 度降 至 73 ℃ 以 下。 常 減 壓 總 拔 出率增加 2 . 82 % 。 改造投資 49 . 9 萬(wàn)元人 民幣 , 年凈增效益07 萬(wàn)元。 投資回收期為 26 天.1[ 〕 。 此后 , 安慶石化總廠(chǎng)煉油廠(chǎng)、 撫順石油三廠(chǎng)、 新疆克拉瑪依煉油廠(chǎng)等也與天津大學(xué)合作對(duì)這些廠(chǎng) 的減壓塔進(jìn)行 了改造 , 均取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益 . 安慶煉油廠(chǎng)燃料型減壓塔的塔徑 6 . 4 米 , 改造后拔出 率增加 2 . 38 % , 年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)人 民幣 2 0 0 0 萬(wàn)元 以上 , 由于原料和開(kāi)工不足 , 實(shí)際效益 1 0 0 0 多萬(wàn)元。
.4 4 催裂化吸 收穩(wěn)定系統(tǒng)的技術(shù)改造
催裂化是煉油廠(chǎng)重要的原油二次加工過(guò)程 . 催裂化吸收穩(wěn)定系統(tǒng)目前普遍存在五個(gè)間題 : ①吸收效果不好 , 干氣不干 , 干氣中含有大量 C : 以 上成分 , 造成液化氣大量損失。 ②液化氣中 C 。 含量較高 , 不但使汽油收率下降 , 而且影響后部氣分裝置運(yùn)行 。 ③汽油中 C ` 含量較高 , 當(dāng)氣溫較高時(shí) , C . 揮發(fā)造成損失 , 且蒸汽壓偏高 , 質(zhì)量不合格 . ④再吸收塔液泛沖塔 , 造成干氣帶液 。 ⑤解吸塔過(guò)解吸 , 導(dǎo)致吸收塔和解吸塔之間的大量 C 。 、 C ; 組分循 環(huán) , 了過(guò)程的能耗。
1 9 8 7 年 以來(lái) , 天津大學(xué)陸續(xù)對(duì)安慶石化總廠(chǎng)煉油廠(chǎng)、 九江煉油廠(chǎng)、 石家莊煉油廠(chǎng)等的吸收穩(wěn)定裝置四個(gè)塔進(jìn)行改造 , 提高了分離效果和處理量。
如安慶石化總廠(chǎng)煉油廠(chǎng) , 通過(guò)把穩(wěn)定 塔 一 F 半段更換為規(guī)整填料 , 使該塔處 理量由 8 5 t/ h 提 高到
1 32 噸 / 時(shí) 。 黑龍江石 化廠(chǎng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)三個(gè)塔 ( 無(wú)
再吸收 塔) 全部改造成規(guī)整填料塔 , 使處理量 由每年 15 萬(wàn)噸提高到 52 萬(wàn)噸 , 分 離精度也得到提 高 , 丙烯吸收率由改 造前的 95 % 提高到 89 % 。 九江 煉
油廠(chǎng)吸收穩(wěn) 定 四 個(gè)塔全部改為規(guī)整填料塔 , 旨在 回收干氣中的 C 3 、 C ; 以及 使汽油深 度穩(wěn)定 。 改造后 ,
于氣中 C 3 以上含量 由原來(lái)的 01 % ( V ) 左右下降到 2 % ( V ) 左 右 , 汽油 中 C ; 含 量 由原來(lái)的 5 % ( m ) 下
降到 1 % ( m ) 左 右。 該裝置改造投 資 3 02 萬(wàn)元。 以干氣 中多 回收 的液化氣計(jì) , 每年 凈增 效益 1 2 7 。
萬(wàn)元 。 1 9 9 2 年石家莊煉油廠(chǎng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)采用高效規(guī)整填料 進(jìn)行 了改 造 , 使催 化加工 量 由每年 90 萬(wàn) 噸提高 到 1 10 萬(wàn)噸 。 改造后吸收效果大為改進(jìn) , 干氣中 C 3 以 上含 量從改造前的 1 0 . 34 9 % ( V ) 下降到 .2 6 8 9 % ( V ) 。 以 由干氣中多 回收的液化氣計(jì) , 年凈增經(jīng)濟(jì)效益就達(dá) 2 0 9 3 . 31 萬(wàn)元 「川 。
.4 5 季戊 四醇脫醛塔和脫醉塔新技術(shù)
季戊四醇是 由甲醛和乙 醛縮合反應(yīng)而生成。 為過(guò)量未反應(yīng)的甲醛 , 過(guò)去采 用高溫酪化 法 , 此法 不但浪費(fèi) 大量 甲醛和 堿 , 且后處理復(fù)雜 , 產(chǎn) 品 質(zhì)量也受影 響 ` 1 9 8 4 年湖南衡 陽(yáng)三 化工 廠(chǎng)與天津大學(xué)合作采 用新工藝 , 在生產(chǎn)流程中增加了脫醛和回收 甲醇的精餾塔 。 該兩塔均采 用 B X 型 絲網(wǎng)型波紋 填料 。 國(guó) 內(nèi)同類(lèi)裝置板式脫醛塔高度為 28 m 舊本廣榮公司同類(lèi)塔高為 1 9 . Z m , 而該廠(chǎng)的脫醛塔12 m 高 , 全 塔壓 降為同類(lèi)板式塔裝置的 /1 8 。 同樣 1. l m 塔 徑 , 生 產(chǎn)能力 比 同類(lèi)板式塔高出 73 腸。脫 醇 塔塔徑 。. g m , 采 用 高 效規(guī)整填料 后 , 全塔15 m 就 達(dá)到工藝 要求 , 而同類(lèi)板式塔裝置 , 高度一般 需 4 o m 。 脫醇 塔由于塔壓降減小 , 塔釜溫度降低到 9 6 ℃ , 可直接利用脫醇塔頂 1 0] ℃ 含 甲醇的稀甲醛物料蒸氣作為脫醇塔再沸器加熱源 ,. 實(shí)現(xiàn)了雙效蒸餾 , 節(jié)能顯 著。脫醇塔塔底得到的稀甲醛溶液可回到原料中參 加 縮合反應(yīng) , 塔頂 回收的濃 甲醇再反應(yīng)生成 甲醛 , 仍可作為縮合反應(yīng)的原料。
采用低溫脫醛工藝后 , 甲醛單耗從 4 . 0 5 t 八降
到 3 . s t 八 , 蒸汽 單耗從 24 t / t 降到 1 3 . s t / t , 并增產(chǎn)
64 • 5 % 。 平均年經(jīng)濟(jì)效益 3 26 萬(wàn)元 , 整個(gè)改造投資
1 7 。 萬(wàn) 元 , 半年即可回收投資〔l8]。
4. 6 丁辛醇分批蒸餾塔改造
齊 魯石化公司二化肥廠(chǎng)丁 辛醇分批蒸餾塔 ,原為 引進(jìn)英國(guó) D av y 公 司裝置 , 塔徑 2 . 6 米 , 共有3塊浮閥塔板。 由于該塔是一個(gè)多用 途塔 , 要求在不同進(jìn)料狀況 下 , 都能達(dá)到各 自的分離要求。 操作條件變化幅度很大 , 如回 流量變化為4 一 64 m 3 h/ 。
要求盡量減少物料在塔 內(nèi)持液量 , 以提高回收率及產(chǎn)品的切割清晰度。 該塔 1 9 8 7 年投產(chǎn)后 , 始終不能達(dá) 到設(shè)計(jì)要求。 1 9 8 9 年該廠(chǎng)與天津大學(xué)合作 , 將該塔改造為 規(guī)整填料塔 , 采用 2 50 Y 型板波紋填料和
B X 型 金屬 絲 網(wǎng)波紋填料兩者結(jié)合床層 , 特殊設(shè) 計(jì)了高彈性液體分布裝置 。 改造后完全滿(mǎn)足分批蒸餾多用途塔的要求 。 對(duì)辛醇重組分的蒸餾: 辛醇純度
由 9 0 % 一 9 5 % 提高到 9 9. 4 % 一 9 9. 7 % ; 加熱蒸汽( 1 3 K g / e m Z ) 由每小時(shí) g t 降到 5. 3 t ; 操作周期從 4 8小時(shí)降到 32 小 時(shí)。 對(duì)辛醇輕組分的蒸餾 : 辛醇回收純度達(dá) 59 % 以上 ; 原來(lái)不 能回收的正丁醇 、 辛烯醛可 以 回收了 , 其純度可分別 達(dá)到 69 % 和 09 % 以上 ;加熱蒸汽由每小時(shí) 9t 降到 t6 ; 操作周 期從 84 小 時(shí)降至 2 4 小時(shí)〔` 8〕 。
此 后 , 大慶石化總廠(chǎng) 的丁辛 醇塔也請(qǐng)?zhí)旖虼髮W(xué)合 作進(jìn)行 了 改造 , 取得相 同 效果 , 年節(jié)資增效達(dá)2 9 3 . 4 5 萬(wàn) 元。
.4 7 規(guī)整填料在異丙醇脫水裝置上的應(yīng)用異丙醇脫水是錦西煉油廠(chǎng)異丙醇一步法合成甲基異丁基酮工藝中的配套裝置。 脫水工藝采用精餾技術(shù) 。 塔徑 0 . 4 m 的異丙醇精餾塔和 塔徑 0. 5 m 的 乙 二醇干燥塔采用 天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司的 C Y 型絲網(wǎng)波紋填料及新型塔內(nèi)件。試 車(chē)考核表明 , 完全達(dá)到 設(shè)計(jì)要求 , 各項(xiàng)指標(biāo)
由表2看出 , 脫水異丙醇純度達(dá) ” . 7 % , 越于碳四異丙醇脫水工藝。 干燥后的溶劑乙 二醇含水量 0 . 2 腸 , 完 全滿(mǎn)足異 丙醇塔對(duì) 乙二醉含水量的要求。 該裝置取得年經(jīng)濟(jì)效益 2 0 萬(wàn)元〔` 幻 。
4 . 8甲醛吸收塔改造
天津石化公司化工二廠(chǎng) 甲醛吸收裝置 , 一 塔塔徑 1. s m 、 高 1 2 . i s m , 二塔塔徑 1. 7 m 、 高 1 0 . 7 2 m ,原先均為篩板塔 , 后與天津大學(xué)合作 , 將兩塔改造為規(guī)整填料塔 。 表 3 列出改造前后情況。
按當(dāng)時(shí)價(jià)格計(jì)算 , 投入改造資金 18 萬(wàn)元 , 取得年經(jīng)濟(jì)效益 18 1 . 34 萬(wàn)元 , 投資回收期一 個(gè)月左右 L` 8」。
4. , 維生素 E 精制裝置
維生素 E 是一種熱敏性物料 , 按美 國(guó)藥典 X X 版規(guī)定 , 產(chǎn)品維生素 E 含量應(yīng)在 96 % 以上。 以往采用高真空下 分子蒸餾法進(jìn)行產(chǎn)品精制 , 但分子蒸餾目前 只適宜于實(shí)驗(yàn)室規(guī)?；蛐∨可a(chǎn) 。 隨著高效、 低壓 降填料開(kāi)發(fā) , 維生素 E 產(chǎn)品 完全可以在填料塔中以普通真空精餾形式進(jìn)行精 制。
北京二制藥廠(chǎng) 從瑞士 S lu ez r 公司引進(jìn)了精餾裝置和 技術(shù) 。 精餾裝置 中初餾塔和精餾塔是主要設(shè)備 。 該兩塔塔徑相同 , 均為 0 . 53 m , 內(nèi)裝低壓 降的
B X 型 絲網(wǎng)波紋填料 , 每塔分兩段填裝。 采用 降膜式加熱釜 , 可縮短物料在釜 中停留 時(shí)間 , 并可避免由于 靜液柱而引起的沸點(diǎn)( 升高 。 塔頂操7作壓力控制
. ( 00 3在。 s m b a r 。 兩個(gè)塔底泵也是生產(chǎn) 中關(guān)鍵設(shè)3備 , 其工作條件(惡劣。 處于 高溫高真空7下操作。 機(jī)械密封 必須可靠 , 密( 封部位應(yīng)處于 氮?dú)鈿?0 氛下 , 即使存在微量漏 , 漏入( 系統(tǒng)的也將0是3 氮?dú)? 20[ 〕0。
4 . 1 0 規(guī)整填料在空氣分離裝置中的應(yīng)用 填料塔應(yīng)用 的一個(gè)嶄新領(lǐng)域是空氣分離裝置 . 由于現(xiàn)代鋼鐵、 氮肥 、 化工、 火箭等技術(shù)的發(fā)展 , 氧、氮及稀有氣體的使用迅速增 加。 目前德國(guó) Li n de 公司 、 美 國(guó) rP ax ia r 公 司 、 美 國(guó) 空氣制 品及 化學(xué)品 公司 ( A P c D 、 英國(guó)氧氣公司 ( B O C ) 、 法國(guó)空氣液化公司 等 , 均 已開(kāi)始把規(guī)整填料塔應(yīng)用于空分裝置的主精 餾塔和 氫塔中 , 一般可節(jié)能 8 % 左右2[o 〕 .
天 津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司 已與開(kāi)封 空分設(shè)備廠(chǎng) 合作 , 把鋁質(zhì)規(guī)整填料用于空分裝置的主精餾塔 , 該空分裝置于 91 59 年 01 月在福建三明鋼鐵廠(chǎng)一次開(kāi)車(chē)成功 , 各 項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo) , 壓力降小于原板式塔的十分之一 。 目前天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公司已 與開(kāi)封空分設(shè)備廠(chǎng)簽訂了進(jìn)一步合作的協(xié)議 , 將規(guī)整填料塔技術(shù)用于氮塔 中, 以省去加氫除氧系 統(tǒng) , 這 對(duì)我國(guó)空分裝置將是一次重大革新。
實(shí) 際上填料塔在石油煉制 、 石油化工 、 氣處理、 化肥、 化工 、 制藥、 香料、 食品 、 同位素、 等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用 , 天津大學(xué)推廣應(yīng)用的 已有1 7 0 0 多座 , 涉及物系上百種 , 都取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 為此 , 計(jì)委 已把化學(xué)工程聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蒸餾分實(shí)驗(yàn)室以及蒸餾工程研究中心設(shè)置在天津大學(xué) , 科委也把級(jí)化工填料塔及內(nèi)件技術(shù)研究推廣中心設(shè)置在天津大學(xué)。
5 結(jié)束語(yǔ)
蒸餾和吸收技術(shù)有為廣闊的市場(chǎng) , 它們 目前是并將繼續(xù)是重要的工業(yè)分離方法 , 特別是填料塔在增產(chǎn)、 節(jié)能、 降耗 、 提高產(chǎn) 量方面具有很大勢(shì) , 隨著塔器 大型化 , 要開(kāi)發(fā)研制 新型填料及新型塔內(nèi)件 , 尤其要加 強(qiáng)氣體和 液體分布裝置的研究。目前填料塔的造價(jià)一般高于板式塔 , 因此對(duì)填料塔的理論研究要不斷深人 , 避免設(shè)取過(guò)大的系數(shù)。 要 研究新材質(zhì)及表面處理 , 以提高效率 ,降低 造價(jià)。 要進(jìn)一步探索填料塔用于 高壓 精餾場(chǎng)，使其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊。
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