DJ-3型塔板在重整装置蒸发塔上的应用

1 前言
                     
　　延炼集团公司150kt／a催化重整装置由中国石化集团北京设计院设计，1996年12月一次投料试车成功。随着公司一、二次加工规模的不断扩大，原来的加工能力已远远不能满足需要，重整装置成为制约全厂生产的瓶颈。于是在2001年公司及时对重整装置进行了300kt／a规模的扩能改造，并于2001年9月投料开车成功。在此仅对蒸馏脱水单元扩能改造中使用的新型DJ一3塔板作一简单介绍。
　　在这次扩能改造中，就重整装置关键过程——
　　蒸馏脱水单元如何适应大处理量的要求、如何适应加工负荷变化大的要求、如何提高蒸发塔的分离效果以及不改动原塔体尽量减少投资和节省时间等问题进行了综合考虑。经过多次技术交流和论证，最终采用了浙江工业大学赛普集团研究开发的新一代大通量高效塔板——DJ一3复合塔板。DJ-3复合塔板不仅具有大通量性能，而且具有更宽的操作弹性和更高的传质效率。在不改动塔体的情况下，将DJ-3复合塔板代替原浮阀塔板，改造后确实起到了“小设备大生产”的作用，生产能力大幅度提高；而且分离效果好、施工时间短、投资省、经济效益显著。新型DJ一3塔板在延炼重整装置的应用是成功的，对石化行业同类装置的扩能改造也具有借鉴意义。
　　2 蒸馏脱水过程简介
　　2．1 基本原理
                     
　　全氯型双金属重整催化剂要求原料含水量小于5μg／g，否则重整催化剂的活性将受损，含水量低的原料油必须通过蒸馏脱水过程来完成。重整原料油中的水和油，实际上是一种不完全互溶的非均相二元物系，这种体系是一种共沸体系，共沸物的特点是水和油的比例维持一定，其沸点低于该系统中任何一种组分的沸点，蒸出物可以从塔顶排出。在实际操作过程中，蒸发塔进料的含水量很少，一般小于lO0μg／g，水溶解在油中而没有分为两相，共沸物集中在温度较低的塔顶，塔底得到几乎不含水的油。塔顶共沸物蒸汽冷凝冷却后分成油相和水相。由于水相含油很少，而且水相绝对数量又很少，故可以通过定时切水排出系统，原料油中的水就被脱除。
　　 2．2 蒸馏脱水过程的特点和影响因素
                     
　　蒸馏脱水过程的主体设备是蒸发塔，目前塔板多为浮阀塔板。在蒸发塔中，由于上部负荷较低，因此顶部塔径比中、下部小些，底部负荷最大，因而塔径最大。这样，既有利于操作，也能节省投资。蒸馏脱水工艺流程如图1所示。
　　影响蒸馏脱水过程的主要因素有塔结构、物料性质和操作参数。在大多数重整装置中，蒸发塔的物料性质差异不会很大，而操作参数在生产中也是随时可调的，因此，蒸发塔的脱水效果好坏，就主要取决于塔的结构。重整原料油蒸馏脱水过程形成非均相共沸物，所需理论塔板数不多，但该物系蒸馏过程的塔板效率很低，故实际的塔板数远比理论塔板数多得多，大多数蒸发塔塔板数在20~30块。
                  
　　3 新型I)J-3复合塔板结构性能简介
                     
　　 DJ系列塔板是浙江工业大学赛普集团在MD塔板的基础上开发的。DJ系列塔板继承了MD塔板降液管的特色，并在结构形式、通量和效率等方面有所创新、有所突破，其结构如图2所示，DJ一3型塔板的结构如图3所示。
                  
　　3．1 很大的处理能力
                     
　　新型DJ-3复合塔板的主要结构特点是采用宽型降液管，对降液管的根数和排列作了改进和优化，随着塔径的增大和降液管溢流量的增加，调整了降液管的宽度和长宽比，按等溢流原则不断扩大降液管，同时兼顾各个溢流区的鼓泡面积分布合理，故可以适应特别大的液气比操作。因此DJ一3型复合塔板具有高通量的优良特性。
　　3．2 更高的塔板效率
　　DJ一3复合塔板是一种带有导流装置的塔板，在相应位置上开设导流孔，安装导流板，改善液流的初始分布，使塔板上液体流动接近于活塞流，从而比一般筛孔板或浮阀塔板具有更高的塔板效率。另外，薄层规整填料在负荷高时起到了抑制雾沫夹带的作用，使塔板效率提高了1O％ ～15％ 。
　　3．3 更宽的操作弹性
                     
　　雾沫夹带会严重影响塔板效率，甚至引起雾沫夹带液泛。采用空中复合技术，在塔板下复合上一薄层规整填料，当负荷高时，填料层处于气相空间，起到了抑制雾沫夹带的作用，同时改善了塔板间的气相分布，气相通量提高15 ～2O％。对于气液负荷都较高的操作，效果尤其明显。当负荷低时，对塔板的倾向性漏液，填料层起了气液传质作用，使塔板效率得以提高。从而比一般筛孔板或浮阀塔板具有更高的操作弹性。
　　3．4 塔板压降低。节省能耗
                     
　　DJ一3复合塔板的液体力学性能良好，气液两相分布均匀，塔板压降明显低于一般塔板压降。由于塔板液层低，故压降低，对大液量操作不致形成低效的高泡沫层，从而保证传质效率，节省能耗。而且在产品质量要求一定的前提下，可减少回流量，从而降低能耗。
　　3．5 抗堵能力强
　　由于采用大孔径筛板，筛孔鼓泡具有冲刷作用，而且液体从降液管流出时不必折转流向，不易形成缓流区，因而具有十分良好的抗堵能力。
　　4 蒸发塔扩能改造方案
　　此次扩能改造，只对塔内构件进行改造，以提高塔的处理能力。蒸发塔原有3O层浮阀塔板，其中精馏段( 1000mm)10层，提馏段( 1600mm)20层。将提馏段的2O层浮阀塔板全部改为DJ一3复合塔板。为了进一步提高脱水能力，提馏段塔板间距由500mm改为400mm，这样提馏段塔板数增至24层。精馏段的lO层仍采用浮阀塔板，仅将塔板开孔率提高至97．6 。同时原进料及回流分布器作相应改造。蒸发塔改造后，300kt／a情况下负荷上限大于等于110 ；负荷下限小于等于60 ；150kt／a情况下负荷上限大于等于120 ；负荷下限小于等于70 。5
　　DJ-3型塔板的生产标定及分析蒸发塔的扩能改造总投资10万元。于2001年9月投料开车成功，加工能力及各项技术指标均已达到设计值。为了考核装置运行效果，于2003年4月23日至25日对该装置进行了标定。标定时蒸发塔的操作参数如表1所示；标定时精制油质量分析数据如表2所示；改造前后的分离效果如表3所示。
                  
　　(1)从表1和表2看出，蒸发塔的进料量提高到37．8t／h后，分离效果仍能满足S小于0．5#g／g、N小于0．5#g／g、H20小于lO#g／g的产品质量要求，说明改造后蒸发塔的操作弹性比较大；
　　(2)从表3中可以看出，改造前蒸发塔塔底精制油初馏点和塔顶馏出物终馏点有30℃
　　左右的重叠，改造后二者重叠较小甚至不重叠。说明改造后分离效果明显变好了；
                  
　　(3)从表1可以看出，改造后蒸发塔的处理量为37．8t／h(2003年后半年甚至达到了41．6t／h)，原处理量最大为20．5t／h，处理量较以前提高了102