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新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔中的应用
2020-08-15 阅读：次
0引言
现代煤化工的发展前景十分乐观，焦化化产产品市场具有较大的利润空间，特别是焦油和粗苯产品的加工利用潜力很大。因此化产回收工段显得尤为重要，而化产回收工段的塔器设备直接影响到焦化产品的质量和回收率。目前多数焦化厂采用的传统技术，设备庞大，能耗高，产量和收率低。而填料塔设备的效率与填料的性能密切相关，新型不锈钢孔板波纹填料，综合了金属丝网波纹填料和金属板波纹填料的技术经济特点，不效率高，而且价格低。我公司近几年应用新技术在焦化行业化产回收装置上进行技术改进，取得了显著的效果。
1洗苯塔简介
洗苯塔的任务是将煤气中的粗苯用洗油吸收下来，再经过脱苯塔将粗苯蒸脱，有的脱苯塔还能将轻重苯分离并回收，此过程在化产回收系统中经济效益为显著，所以追求粗苯回收率是非常必要的。洗苯塔的设计多为填料塔，主要考虑的是系统阻力的问题，鼓风机的压头有限，对系统阻力要求严格，填料塔的阻力降比板式塔低，所以从工艺角度考虑洗苯塔的气液接触装置选用填料，但从洗苯塔的液气比看，它属于较小的液气比操作，液相负荷较小，塔径大，喷淋密度低，液体更容易出现偏流，使得填料发挥效率不高，一般靠增加填料的高度来弥补，所以洗苯塔的高度很高，甚至采用二塔或三塔流程。
以往洗苯塔的填料大多采用钢板网、木格子、竹格子、塑料花环等，这些填料比表面积小，填料本身对液体和气体的自分布效果差，效率低，吸收效果并不好，而且增加了系统阻力和动力消耗。
我公司对洗苯塔的设计采用新型不锈钢孔板波纹填料和新型分布器，使得洗苯塔效率大为提高，塔后苯含量多在3g/m3以下，大大提高了粗苯回收率。
2设计方案
以某焦化厂为例：焦化厂年产焦炭260万t，老系统130万t，新系统130万t。老系统洗苯为三塔流程，塔径5m，塔内填料用过木格子、钢板网、塑料花环。每塔塔内各段填料之间设有分配锥。塔顶设有环状布置的贫油喷嘴装置。存在的问题主要有塔后苯含量高，一般在5g/m3以上；煤气夹带洗油严重，高时可达300mg/m3；系统阻力大。2007年，我公司利用新型填料新技术对焦化厂老系统洗苯塔进行了改造，对新系统进行了设计。具体设计方案如下：
1）在塔的上部安装1层~2层径向侧导喷射塔板CJST。该塔板为天津创举公司技术，具有传质效率高、处理量大、抗堵塞等点，属先进的塔板之一。塔板的持液时间较填料长，而洗苯塔又属于小液气比操作，塔板的作用弥补了填料因喷淋密度小而造成效率低的不足。在洗苯塔上部，吸收推动力变小，塔盘的效率好坏更加重要。同时利用塔盘喷射罩体的特殊结构可减小气体对洗油的夹带。也可将塔盘安装在洗苯塔的下部，其作用与上部不尽相同：一是利用塔盘液层对煤气进行洗涤，尤其对颗粒状物起扑集作用明显，这样可大大对填料的堵塞；二是对进塔煤气起到再分布的作用，避免气体偏流进入填料段，使填料的作用完全发挥。但是，由于系统阻力的要求，塔盘层数只能考虑1层～2层；
2）填料选用CJ-125YZ型孔板波纹填料。该种填料具有传质效率高、通量大、阻力小等特点。CJ-125YZ型填料的表面为细密条纹状并开有小孔，不润湿比表面积大而且润湿性能好，可提高有效传质表面积。由于其规则的菱形网孔易被液膜覆盖，凹凸不平的表面强化了液膜湍动、混合及表面更新，同时波纹对液体的导流方向与由下至上的气流形成错流，强化了汽液接触和传质效果。此外，按纹状计算表面积，它比125Y型高出20%以上，而且孔板波纹填料的孔隙率和自分布效果都远远高于钢板网、木格填料；它还有质轻、价廉、耐腐蚀等特点。计算结果表明一塔三段填料的作用超过原三塔填料之和。为增加填料的支撑强度，每段聚丙烯填料下部加一段400mm高同型号不锈钢填料；
3）对液体分布器和再分布器进行改进：塔顶安装CJ-槽式液体分布器为二级槽式，能够把管道输送来的洗油通过一级槽均衡分布进入若干个二级槽，再由二级槽底部的均布喷淋孔把液体均匀分布，二级槽之间有液体平衡管连通以保证各槽之间液面平衡，使得每个喷淋孔流量相等，其分布效果远于喷头式或管淋式分布器。两段填料间的CJ-槽盘式液体分布器，即能将上方填料落下的液体全部收集，又能对液体、气体进行再分布；
4）塔顶部安装的不锈钢板塔式波纹除沫器，除雾效率达90%以上，能够很好地解决煤气夹带洗油的问题。由于煤气中的萘及焦油雾的存在，容易造成除沫器堵塞。在此，我们重点考虑了如何解决除沫器堵塞问题。在除沫器上方设计了分块式喷淋洗涤装置，一旦除沫器发生堵塞，开启上方热洗油喷淋装置即可清洗除沫器；
5）洗苯塔塔径较大，由进气管进入塔内的气体很容易出现偏流，造成下段填料的气体出现偏流，影响填料充分发挥作用。所以，在塔的下部设计了CJ—进气分布器，对气体进行均布。
3运行效果
改造完成后设备运行数据见下表：
老系统洗苯塔改造前情况：
塔前煤气含苯：34g/m3；
塔后含苯：2006年平均4g/m3，2007年平均5g/m3，改造前达到6g/m3；
洗油量：130t/h；
洗油夹带量：300mg/m3。
比较：以轻苯计，改造后比改造前每班从煤气中多回收轻苯1.6t，每年多回收轻苯1620t以上，以轻苯市场价3700元/t计，每年多获利600万元。
说明：目前，该系统的脱苯塔仍为铸铁泡罩塔盘，且在超负荷下运行，贫油含苯较高，一般在0.6%左右。如对脱苯塔进一步改造，采用径向导喷塔盘，洗油贫度可以降到0.4%以下，则洗苯塔的苯回收率将进一步提高。该厂新系统洗、脱苯塔均采用了新技术，脱苯塔选用的径向导喷塔板，洗油贫度小于0.4%，洗苯塔出塔气含苯在2.2g/m3以下。新系统具体运行数据见表2：
4结论
通过山西焦化集团有限公司、孝义新禹煤焦有限责任公司等企业部分装置的应用实例，对改造前后洗苯塔的综合测试，证明了新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔上的应用，取得了非常显著的效果，提高了产品回收率、减少了设备投资和能耗、降低了生产成本，为企业带来了巨大的经济效益。
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