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聯(lián)系我們
公司名稱：化工填料廠家
公司QQ：27749890
聯(lián)系人：龍經(jīng)理
業(yè)務(wù)電話：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. 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、 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 , 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 、 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 化總廠絳綸廠 、 上海高橋化工 廠 、 吉化 1 40 廠等十幾 座苯 乙烯塔進(jìn)行過(guò)改造。
上?；ぱ芯吭涸鴮?duì)蘭化 苯乙 烯塔進(jìn)行過(guò)改造。
以吉化 10 4 廠苯乙烯塔為例 , 該塔塔徑 3 . Z m , 原先為導(dǎo)向篩板 , 后廠方改為金屬矩鞍環(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 獲年經(jīng)濟(jì)效益 1 2 0 0 萬(wàn)元 。 常州化工廠年產(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 壓 降 由 7 m m H g 柱 降 到3. s m m H g 柱 , 減 四 線油質(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 , 安慶石化總廠煉油廠、 撫順石油三廠、 新疆克拉瑪依煉油廠等也與天津大學(xué)合作對(duì)這些廠 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)安慶石化總廠煉油廠、 九江煉油廠、 石家莊煉油廠等的吸收穩(wěn)定裝置四個(gè)塔進(jìn)行改造 , 提高了分離效果和處理量。
如安慶石化總廠煉油廠 , 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)同類裝置板式脫醛塔高度為 28 m 舊本廣榮公司同類塔高為 1 9 . Z m , 而該廠的脫醛塔12 m 高 , 全 塔壓 降為同類板式塔裝置的 /1 8 。 同樣 1. l m 塔 徑 , 生 產(chǎn)能力 比 同類板式塔高出 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 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 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)模或小批量生產(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 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 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一次開(kāi)車成功 , 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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