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1、立体喷射塔板在MCP装置分馏塔的应用唐玉军，李辉，刘成，杨军扬州石化有限责任公司 炼油分厂摘要：立体喷射塔板应用于扬州石化MCP装置分馏塔改造中，以MP膜喷射塔盘、CJST塔板替换原固 舌型、双溢流塔板。改造后处理能力从催化加工量由原来的29t/h提高到33t/h,塔底液相温度下降到335C, 有效地降低了分馏塔塔底结焦，全塔压降降至17 kPa,系统运行效果良好，操作稳定性增强，产品质量得 到改善，产品分布更趋合理，生产达到长周期运行。关键词：立体喷射塔板，分馏塔，改造立体喷射塔板是天津创举有限公司在新型垂直筛板基础上研究开发的一种高效塔板，并 已成功应用在石油化工及精细化工等各行业，为企业
2、的扩能、节能、降耗作出了巨大贡献， 同时取得了良好的社会效益和经济效益1。扬州石化有限责任公司的MCP装置于2011年7月建成投产，是全国首套重油选择性催 化裂解工业装置，处理能力为25万吨/年，其目的为多产低碳烯烃。MCP装置分馏系统采用 精馏的方式对油气进行分离。2 分馏塔技术改造情况2.1 改造前分馏塔的情况及存在的问题改造前当加工量提至29t/h以上时，经常出现塔底及回炼油罐液位居高不下的情况。同 时在夏季生产中，由于分馏塔顶油气量大，冷却能力不足，易造成冷后温度过高，富气量增 大，严重影响气压机操作，限制了加工量的提高。分馏塔采用舌型塔盘，塔盘上未设出口堰， 塔盘上液层较薄，传质区主
3、要存在板上液层，塔板板效率较低，最终导致柴油95点温度小 于345C的质量要求不能满足。而为了满足其质量要求，只能降低柴油凝固点至-5C以下， 降低柴油凝固点则使大量柴油组分被压入回炼油中，降低了柴油收率，并造成塔的中下部负 荷增大，塔底及回炼油罐液位大幅上升，最终也影响到加工量的提高。反应油气中夹带催化 剂，催化剂粉尘会沉积在塔板上，造成塔板的堵塞，使得塔盘分离效率下降。同样催化剂粉 尘随液相流入受液盘，也会造成降液管底隙堵塞2。MCP装置运行一定周期后，由于分馏塔塔板结盐、催化剂堵塞等一系列不利因素的影响， 导致装置无法实现长周期满负荷运行。在问题初期，尚可利用间断洗塔的方法暂时维持生产，
4、 但在我公司炼油分厂MCP装置运行20个月后，加工量由最初30t/h左右降至24t/h，分馏塔操 作状况仍没有得到改善。产品产量和质量的下降，处理量的下降等问题说明无论从处理能力 还是分离效果来看均已不能满足生产要求，因此技术改造迫在眉睫。2.2 改造方案通过对装置的生产状况和存在问题的分析，并结合实际应用经验，优化了塔气液负荷的 分布、侧线采出。根据塔内气液分布的特点、运行的实际情况，分馏塔改造采用高效的CJST 径向侧导喷射塔板、MP膜喷射塔盘替换原浮阀塔盘，可解决扩能、提效、塔盘抗堵问题。通 过核算，分馏塔塔体不变，将塔内30层固舌塔盘及浮阀塔盘拆出，全部更换成CJST塔板126 层使用
5、低阻力膜喷射塔盘，2730使用径向侧导喷射塔板(CJST)；塔板及降液管重新设计， 塔板材质：130层采用304钢；溢流堰高度增加8mm。CJST 塔盘在压力低、效率高、扩能、抗堵等方面比浮阀具有明显的优势。在压降方面， CJST塔盘比浮阀低20%以上；在效率方面，CJST塔盘增加了气液传质的立体空间，使得气 液传质面积比传统的垂直筛板大10%以上，因而CJST塔盘具有较高的板效率。所以这既提 高全塔板效率，又降低了全塔的压降，有利于拔出更多汽油、柴油，提高经济效益3。2.3 改造效果改造于2013年5月 10日进行，分馏塔改造历时一周，系统改造共停产20天，并于5月30日一次开车成功。改造后
6、，催化分馏塔运行稳定，全塔压力降只有17 kPa,汽柴油分 离精度比较好，产品质量也明显提高，汽油干点和柴油凝固点达到生产指标，中段循环量提 至55t/h后也不会出现塔盘压降增大，分馏塔塔底液相温度下降到335C以下，有效地降低 塔底结焦的可能。这充分显示了喷射立体传质塔板的效率高、压降低、处理能力大的优点 生产稳定后，考察了从5月 1 日至2013年5月 31 日的生产数据，改造前后对比见表2-1 表如下：表 2-1 改造前后生产数据对比表名称单位改造前改造后催化加工量t/h2933焦炭产量t/h10.39干气产量t/h2.42.1汽油产量t/h10.512.5轻柴油产量t/h3.13.8液
7、化气产量t/h9.511.2分馏塔顶油气冷后温度C3833分馏塔顶循抽出温度C108115分馏塔顶循返塔温度C7883分馏塔顶循循环量t/h8075分馏中段抽出温度C245231分馏中段返塔温度C3167135分馏中段循环量t/h3555反应油气至分馏塔温度C523518分馏塔底液相温度C348335油浆返塔温度C295245油浆循环量t/h7565塔顶冷回流t/h73回炼油罐液位%9581塔盘压降KPa3217粗汽油干点C196205从表中数据可以看出：（1）改造后处理能力有所提高，在满足产品质量要求的情况下，处理能力达到了33 t/h， 比改造前提高了14%。（2）改造后分馏塔的分离效率提
8、高了。汽油、柴油收率有所提高,分别提高了19%和23%，从 而可在一定程度上提高经济效益。（3）塔压降降低塔压降比改造前降低了 15Kpa,故能耗也比改造前有所降低。3 CJST 塔板的主要特点3.1 结构CJST 塔板主要结构特点，如图 3-1 所示，塔板设有垂直帽罩，帽罩上部周围侧壁开有 筛孔，每个帽罩布置于塔板上开设的板孔上方，帽罩侧壁下端与塔板间留有一定高度的底隙 帽罩类型有圆柱形、长方体形、梯形等，每个帽罩筛孔数目、孔径大小以及帽罩个数、类型、 底隙高度等，可根据所处理的物料性状与负荷大小，通过计算选用。对于大塔径及液、汽比大的工况，帽罩侧壁某些部位，可开设成类似舌型板孔式的喷孔，它
9、可侧导汽、液喷射方向 以减少液体返混并改善塔板上的液面落差4。1-板孔；2-帽罩；3-罩内汽、液碰撞混合区；4-罩间喷射及汽、液分离区；5-底隙；6-筛孔 图 3-1 CJST 塔板结构示意图帽罩的材质根据分离介质的不同可以由碳钢、不锈钢、钛等制造。下图为三种不同帽罩 的 CJST 塔板。径向侧导喷射塔盘（方帽罩）导向喷射塔盘（园帽罩）低阻力膜喷射塔盘图3-2不同帽罩的CJST塔板3.2 工作原理 从下层塔板上升的汽体由板孔进入帽罩，由于汽体通过板孔时被缩流加速，板孔与底隙 附近静压强降低，致使板上液体由罩底隙被压入罩内，并与上升的高速汽流接触后，改变方 向被提升拉成环状膜向罩内运动，撞击分离
10、板后液膜破碎，汽、液折返并在罩内进行激烈混 合、接触后，经罩体筛孔垂直于罩壁而喷射，液体被喷射分散成小颗粒的液滴，喷射后汽、 液开始分离，汽体上升进入上一层塔板，液体回落原塔板液层中。该塔板与泡罩、浮阀等鼓 泡型塔板不同，汽、液接触是在罩内进行的，特别是撞击分离板后，汽、液破碎、混合强度 加大，且相接触界面被多次更新，汽、液接触面积大为增加，致使罩内传质、传热效率很高。 研究证明：罩外喷射出的液滴与汽体接触表面积更大，使传质更充分，这样整个塔板空间均 成为有效传质区，因此传质效率较高，一般比浮阀等要高出15%以上。图3-3为CJST塔盘 工作示意图。图 3-3 CJST 塔盘工作示意图3.3
11、CJST 塔盘特点 抗堵塞该塔板板孔与帽罩底隙开口较大且无活动部件，故很难被较脏或粘性物料堵塞，另外汽、 液是在喷射状态下离开帽罩的，速度较高，对罩孔有较强的自冲洗能力，因此物流中含有的 颗粒或粘性物、污垢等，都难以在罩孔聚集并堵塞罩孔。 操作弹性大CJST塔板的负荷下限同样受漏液控制，上限受雾沫夹带控制。试验表明：CJST塔板雾 沫夹带量很小，即可采用较高的板孔汽速，操作弹性优于浮阀。 板压降低由于CJST塔板汽体直接进入帽罩，而不穿过板上液层，故压降较低。根据实验，在低 负荷下板压降与浮阀接近，但在高负荷下压降比浮阀要低2030%，且负荷愈大压降低的愈 多。CJST塔板可减缓塔板入口液体冲
12、击，改善塔板入口液流分布，提高塔板效率；减少塔板 上液体的入口泄漏；起到降液管液封作用，尤其是塔设备扩能，扩大降液管出口间隙后。可 改善塔板上液体滞留区流动，提高塔板效率；提高降液管汽液分离能力，提高降液管的处理 能力、降低对停留时间的要求，提高降液管空间利用率。综上分析，用该塔板对旧塔改造基本可行，可以大大提高处理量，新塔设计时可以减小 塔径及塔板层数。4 结论天津创举公司利用专利技术生产制造的新型MP膜喷射无返混塔盘，具有处理量大、抗 堵性强、阻力降小等优点，由于其塔盘上元件为固定安装，下部汽量通过喷嘴高速向上汽提， 分馏塔中细小微粒不易像浮阀塔盘一样堵住，分馏效率高，塔内回流也能得到很好
13、的保证， 同样的蒸汽用量，其处理量能有很大增加。2013年5月30日开工至今，分馏塔未水洗一次， 装置的长周期运行大大提高。新型高效塔盘在扬州石化炼油分厂MCP分馏系统的应用是成功的，工艺流程、设备配置 设计独特、科学合理，催化加工量由原来的29t/h提高到33t/h以上，每年多加工55000吨原 油；新型高效塔盘充分发挥技术优点，回流比小，蒸汽消耗低，产品质量好，节能效果明显。 该项技术的应用，一年可为公司增加效益18余万元，不但取得了良好的经济效益，同时取得 了良好的环保效益，使企业真正实现了污水环保排放，达到了清洁生产的目标。新型喷射立 体传质塔板具有处理能力、塔板压力降低、雾沫夹带量小的优点。在扬州石化有限责任公司 MCP装置分馏塔中的应用，充分体现了双层喷射立体传质塔板的良好的操作性。新型双层喷 射立体传质塔板的开发应用，为以后大气液相负荷塔器内件的改造提供了技术支持。 参考文献1 沈本贤石油炼制工艺学M.北京：中国石化出版社，2009： 121.2 陈敏恒等.化工原理(下册)M.北京：化学工业出版社，1996： 259.3 成枫.JF复合浮阀塔盘在分馏塔上的应用J.炼油设计，1993,25 (9)： 55-56.4 刘家祺分离工程与技术M.天津：天津大学出版社，2005： 139.
