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用CJST塔板成功改造铸铁脱苯塔

2019-01-11 返回列表

用CJST塔板成功改造铸铁脱苯塔

商恩霞   柴云富  

(天津市创举科技有限公司,天津 300130)

朱家义  苏良勇

(徐州环宇焦化有限公司,徐州 221000)

 

摘要:在原塔体不变,采用CJST塔板替换脱苯塔内条形泡罩,并将进料位置上移0.8m,结果使原配套年产30万吨焦炭的脱苯塔,完全能适应60万吨规模。粗苯产量较改造前提高了36%,每吨粗苯蒸汽耗量仅为0.904吨,贫油含苯量和塔顶回流比分别降为0.1%和1.01,致使生产消耗、操作费用大幅降低,新增经济效益600万元。

关键词CJST塔板 粗苯 富油 贫油 脱苯塔]

 

Use CJST successfully Revamp Casting Debenzene Tower

        

Shang Enxia   Li Zhiqiang   Chai Yunfu

(Tianjin Chuangju Science & Technology Co.,Ltd.  Tianjin 300130,China)

 

Zhu Jiayi    Su Liangyong

(Xuzhou Huanyu Coking Co.,Ltd.   Xuzhou 221000,China)

 

Abstract: This paper introduces a method as below. Not changing the column of debenzene, replacing the strip bubble cap with CJST in debenzene and moving the location of feed upward 0.8m, can adapt the throughput of 300,000 tons coke per year to the scale of 600,000 tons. The output of crude benzol  is increased of 36 percent comparing with the output before reconstruction. Every ton of crude benzol consumes 0.904 tons of stream only, also benzen contain in lean oil and reflux ratio are reduced to 0.1% and 1.01. That bring  the great reduction of consumption and operational expense.The economic benefit is increased to more than 6000000 per year.

Key  words: CJST tray   Crude benzol   Rich oil  Lean oil  Debenzene tower

 

2004年1月,徐州环宇焦化有限公司新建的JN43-80型42孔焦炉顺利投产,使焦炭生产能力由年产30万吨扩产为60万吨。扩产中煤气净化系统只对洗脱苯部分增加了一台DN2400洗苯塔,与原两台串联的DN2400洗苯塔并联运行,没有进行其他改造,开车后生产中一直存在下列问题:1、粗苯产量低,每天平均产量只有13.9吨。2、洗苯塔后煤气中含洗油多,使洗油耗量增加,并影响焦炉回炉煤气燃烧和脱硫工艺操作变差。3、贫油含苯、蒸汽耗量均较高,粗苯≤180℃含量大多只有91%。为解决上述问题,环宇公司经调研,选定天津市创举公司开发的CJST高效液体喷射式塔板,改造其DN1200铸铁脱苯塔。对于洗脱苯系统其他设施的改造,由厂方自行设计配套。经核算并与厂方商定,确定原脱苯塔的改造方案如下:

1 改造方案

1.1 Dg1200铸铁脱苯塔塔体不变,将塔内30层铸铁条形泡罩及降液管拆出,全部更换成CJST塔板。

1.2 为增加脱苯效率,将进料段上移0.8m,即将进料段与其上面两塔节对调,则进料口由原15层改为17层。

1.3 塔板及降液管重新设计,塔板材质:1~25层采用304,26~30层采用316L。

1.4 暂不考虑采萘,但采萘口及29层断塔盘分流切水口保留。

1.5 脱苯塔热贫油出口进行扩孔改造,将DN125扩为DN200。

1.6 对洗脱苯系统工艺管道、换热设备进行配套设计改造。

2 改造结果

改造于04年12月6日进行,脱苯塔改造历时一周,系统改造共停产20天,并于12月25日一次开车成功。生产稳定后,考察了从12月31日至05年1月20日的实际生产数据,并与改造前对比列表如下:  

 

改造前后生产数据对比表

序号

名     称

单  位

改造后

改造前

备  注

1

焦炭产量

×104t/a

59.13

58.4

05年1月

2

干煤用量

t/h

90

88.9

 

3

煤气发生量

Nm3/h

28800

28440

 

4

洗油循环量

m3/h

52.8

51.1

 

5

富油含苯

%

2.0~2.5

2.0~2.5

多数在2.0

6

贫油含苯

%

0.1

0.4

 

7

粗苯产量

t/d

18.8

13.9

改后最高20.2

8

粗苯≤180℃馏分

%

93

91.0

改后最高93.8

9

蒸汽耗量

t/t粗苯

0.904

约1.5

 

10

洗油耗量

kg/t粗苯

70

80

 

11

洗苯塔后煤气含苯

g/Nm3

7~9

11~12

改前最高13.9

12

塔顶回流比

R(对产品)

1.01

2.5

 

13

塔顶分水量

kg/h

14.5

 

14

塔顶温度

96

96~98

 

15

塔底温度

132

170

 

16

过热蒸汽温度

450

300~350

 

17

富油进塔温度

135~140

170~180

 

18

塔顶压力

KPa

7

 

19

塔底压力

KPa

15

30

 

 

3 改造结果分析

3.1 粗苯产量提高

改造后粗苯产量明显提高,每天粗苯平均产量由13.9吨提高到18.8吨,最高为20.2吨。按年开工365天计,较改造前每年可多产粗苯1788.5吨,每吨按时价3200元计,单这一项每年可多收益572.3万元。改造取得这样优异成果,主要得益于CJST塔板效率高,使富油脱苯率提高,这一点将在下面进一步说明。应该指出:虽然改造后粗苯产量增加了,但每吨干煤粗苯的回收率只有0.87%,这是由于前面洗苯塔后煤气含苯量较高,一般都在8~9g/Nm3,致使富油含苯量较低,造成粗苯回收率不高。

3.2 蒸汽耗量降低

每吨粗苯蒸汽耗量只有0.904吨,而一般定额值为1.5吨。为考察蒸汽耗量的准确值,2005年3月17日,曾于现场实测塔顶蒸汽冷凝水量和塔顶分流切水量,实测结果蒸汽流量(冷凝水量)比仪表读数稍大,采用实测值,蒸汽耗量为0.708t/h,其中包括塔顶切水量14.5kg/h,如按每吨粗苯蒸汽耗量1.3吨计,则每年可节省蒸汽2716吨,价值27万元。其次实测切水量只有14.5kg/h,这不难理解:国内一些厂家关掉塔顶分流切水的理由了,但对塔底吹汽量多或塔顶回流比大时,切水量可能增加。

3.3 贫油含苯量降低

在富油进塔温度只有135~140℃,每吨粗苯吹汽量为0.904吨的条件下,贫油含苯量可控制在0.1%,这是较低的指标,脱苯率所以这样高,是由于CJST塔板能将液相富油高度分散成小颗粒的液滴,这使汽、液相相接触界面积大为增加,而相界面上的粗苯组分更容易进入汽相,这解决了少量粗苯从富油中汽化,需要克服大量分子量大的富油的阻力,才能由液相进入汽相,这后者自然需要供给较多的能量(高温或多吹汽)。

3.4 塔顶回流比降低

由于塔底吹汽量较少、富油进塔温度又较低,使塔内过热量相对较少,所以塔顶操作回流比较低,只有1.01,这些导致塔的操作压力较低,也是脱苯效率高的因素之一。其次回流比低,可使操作费用减少,冷凝分离污水量下降、加工损失(主要为分离水带粗苯)减少。

3.5 经济效益与改造费用

改造后年新增经济效益共计:599万元。其中:提高苯产量1788吨,价值572万元;节约蒸汽2716吨,价值27万元;节约冷量、电力价值未计。年经济效益是全部改造费用的15倍左右。

3.6 结语

脱苯塔的改造是成功的,粗苯产量较改造前大幅增加,其他各项指标均达到或超出改造的预期目标,有些指标在国内同行业是领先的。改造取得这样的优异效果,主要是采用CJST塔板的作用,以下简要介绍该塔板的主要特点。

4 CJST塔板的主要特点

CJST塔板是天津市创举科技有限公司开发的,该公司是由河北工业大学组建,并在天津市科技产业园区注册的高新技术企业。CJST系列塔板是本公司的专利产品,该塔板已在化肥、氯碱、焦化、有机化工、炼油等行业几百个塔上应用己近20年历史。取得了优异成绩,CJST塔板是一种液体喷射式塔板,其结构及主要特点如下:

4.1 结构

CJST塔板主要结构特点,是具有如图1所示的垂直帽罩,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。

 

                                                                                                             

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

 

1 CJST塔板结构示意图

4.2 汽、液接触过程

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。

4.3 CJST塔板的主要特点

4.3.1 传质效率高

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。

4.3.2 处理量大.

由于汽、液混合物从筛孔成垂直或稍向下方向喷出后分离,这拉大了汽、液分离的空间和时间,使汽体雾沫夹带的可能性大为降低,同时罩间汽体互喷及汽体撞击罩壁和塔壁后,也可使大部分雾滴结合成较大颗粒而下沉,因此进入上层塔板的汽体雾沫夹带量很少,这使塔板在开孔率相同时,板孔动能因子F0可以选择很高。

其次,该塔板为非鼓泡型,塔板上液体基本为清液层,这使降液管液泛的可能性大为减小,致使可以采用较高的降液管流速。

综上分析,应用该塔板对旧塔改造可以大大提高处理量,一般可提高50~100%,新塔设计可以减小塔径及塔板层数。

4.3.3 抗堵塞

由于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。

4.3.4 操作弹性大

同浮阀、筛孔塔板一样,CJST塔板的负荷下限受漏液控制,上限受雾沫夹带控制。根据对比实验,CJST塔板的操作弹性好于浮阀,原因是:虽然浮阀有活动的阀片,但由于CJST塔板雾沫夹量很小,即可采用较高的板孔汽速,所以操作弹性仍好于浮阀。

4.3.5 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20~30%,且负荷愈大压降低的愈多。本次脱苯塔的改造,即属高负荷下操作,全塔30层塔板压力降为8Kpa,比传统泡罩塔下降约50%,对精馏十分有利。

     

 



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