摘 要：催化裂化裝置擴(kuò)量改造以后，出現(xiàn)了產(chǎn)品分布變化、質(zhì)量難以控制等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)干氣帶液的情況。通過(guò)采用河北工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的立體傳質(zhì)塔盤（CTST）進(jìn)行改造后，催化裂化吸收塔操作更平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，產(chǎn)品分布更趨合理。

關(guān)鍵詞：吸收塔；立體傳質(zhì)塔板；改造；效果

1 前言

山東石大科技集團(tuán)有限公司兩段提升管催化裂化裝置于2002年4月進(jìn)行技術(shù)改造，蠟油處理量由15萬(wàn)噸/年提高到18萬(wàn)噸/年。處理量增加之后，吸收塔的氣相和液相負(fù)荷增大，產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，氣溫較高時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)再吸收塔（T304）帶液的情況，給吸收塔的平穩(wěn)操作帶來(lái)很大困難。在2008年采用河北工業(yè)大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的高效立體傳質(zhì)傳熱塔盤（CTST），該塔盤具有處理能力大、塔板壓降低、傳質(zhì)傳熱效果好的特點(diǎn)。通過(guò)改造吸收塔處理能力提高15%～30%以上，裝置操作平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 原吸收塔概況

催化裂化吸收塔為Φ800×22750，30層單流浮閥塔盤（HTV）。富氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后冷卻至40℃左右，然后進(jìn)入氣壓機(jī)出口油氣分離器（R301）進(jìn)行氣、液分離，分離后的氣體從吸收塔底部進(jìn)入， 塔頂用粗汽油和穩(wěn)定汽油作吸收劑進(jìn)行吸收，氣液兩相通過(guò)各層塔板進(jìn)行分離。30～40℃的干氣從塔頂餾出，50℃左右的吸收塔底油經(jīng)泵升壓冷卻后送至R301，在塔的中部只設(shè)有一個(gè)中段循環(huán)回流。

3 存在問(wèn)題

3.1 只設(shè)一個(gè)中段回流取熱分配不合理

吸收塔中段回流取熱量的多少是影響平穩(wěn)操作的關(guān)鍵因素之一。改造前吸收塔只設(shè)置一個(gè)中段回流，塔內(nèi)的熱量雖能全部取出，但塔上部和下部熱量存在不均勻的情況。這一方面會(huì)導(dǎo)致塔內(nèi)汽液相負(fù)荷分布不均勻，使塔上部的汽液相負(fù)荷偏大，而中下部的液相負(fù)荷偏小，另一方面在操作不穩(wěn)定的情況下，塔頂氣體容易出現(xiàn)帶液的情況。

3.2 操作彈性小，塔盤效率低

裝置處理量提高到18萬(wàn)噸/年后氣液相負(fù)荷增大，偏離了塔盤的最佳操作工況，核算發(fā)現(xiàn)吸收塔的操作效率僅為70%左右。通過(guò)水利學(xué)模擬計(jì)算，吸收塔的操作彈性為20%～30%，不能滿足吸收塔平穩(wěn)操作的需要。

4 CTST塔盤的特點(diǎn)

CTST型塔板采用懸掛式輔助降液通道， 由單個(gè)或多個(gè)矩形組成，降液管的排列方向?yàn)樯舷孪噜?層塔板互相垂直且平行錯(cuò)開(kāi)， 新型立體高效固定閥為塔板上采用的鼓泡元件。液體在輔助降液管中的流動(dòng)模型和固定閥及輔助降液管的平面布置如圖1所示。

4.1 處理能力大

（1）氣相通過(guò)能力大。氣液能夠有效分離是由于帽罩和分離板的存在，霧沫夾帶量大幅度減小，操作上限提高，氣相通過(guò)能力增大。若以霧沫夾帶10%為操作上限，浮閥板孔動(dòng)能因子為17，CTST型板孔可達(dá)34，即在相同開(kāi)孔率條件下，CTST型塔板的操作上限比浮閥塔板高1倍。開(kāi)孔率為11%時(shí)， CTST型塔板和浮閥塔板動(dòng)能因子與霧沫夾帶量之間的關(guān)系如圖2所示：

（2）液相通過(guò)能力大。降液管的通過(guò)能力反映了塔盤處理能力，矩形板孔和管形降液管的通過(guò)能力均較大，對(duì)提高吸收塔的處理能力有利。降液管的主要作用：液體與氣泡在降液管中分離，使液體流到下層塔板上。氣相質(zhì)量分?jǐn)?shù)在F1浮閥塔板上及降液管內(nèi)不低于50%，浮閥塔板的設(shè)計(jì)停留時(shí)間不能少于5s，在CTST型塔板上氣體直接進(jìn)入帽罩而不通過(guò)板上的液層，流到降液管中的液體基本不含氣泡，設(shè)計(jì)停留時(shí)間最小可達(dá)2.4s，所以降液管的通過(guò)能力可提高1倍以上。因此，立體傳質(zhì)塔盤與浮閥塔板相比無(wú)論是氣相和液相通過(guò)量均可提高80～100%[1]。

4.2 塔板效率高

CTST型塔板采用立體傳質(zhì)結(jié)構(gòu)，塔板上的開(kāi)孔呈矩形， 帶篩孔的梯形噴射罩設(shè)置在孔上方， 帶篩孔的噴射板安裝在罩的側(cè)面， 兩端設(shè)置梯形端板，上部為分離板， 氣液通道設(shè)置在噴射板與分離板之間。液體從噴射板與塔板間的底隙進(jìn)入，分離板提供氣液接觸的空間，可使氣液兩相有效分離，減少霧沫夾帶[2]。CTST型塔板的工作原理如圖3所示：

氣體自塔板上的矩形孔進(jìn)入噴射罩中，在板孔處形成縮流和低壓區(qū)，液體由底隙進(jìn)入噴射罩內(nèi)，在整個(gè)塔板上氣、液經(jīng)過(guò)拉膜提升、破碎、碰頂返回、噴射、互噴和分離6個(gè)過(guò)程。在這6個(gè)接觸過(guò)程中，氣、液兩相處于湍流狀態(tài)，相間的傳質(zhì)、傳熱包括了塔板至噴射罩及分離板的整個(gè)空間，不同于傳統(tǒng)塔板傳質(zhì)區(qū)域只局限為平面型式，使塔板間的空間利用率高達(dá)40% ～60%。在空間內(nèi)， 氣體為連續(xù)相， 細(xì)小液滴為分散相。液體在塔板面上為清液層，CTST塔板的特殊結(jié)構(gòu)使漏液量和霧沫夾帶量減少，塔板的處理能力和操作彈性提高，使氣液接觸傳質(zhì)的效率大幅度提高。

4.3 操作彈性大

CTST塔盤和F1浮閥的操作上限受過(guò)量霧沫夾帶控制，操作下限同樣受塔板漏液控制。F1 浮閥的操作上限為17，下限為4.0～4.8 ，其操作彈性達(dá)3.4～4.3 。實(shí)驗(yàn)研究表明，以霧沫夾帶10%為操作上線，CTST板的操作上限為34， 操作下限為4.7～6.3，其操作彈性達(dá)5.4～7.2。

5 改造情況及效果分析

5.1 改造情況

催化裝置利用停工檢修對(duì)吸收塔進(jìn)行改造，在保持吸收塔塔徑（Φ800）不變的情況下，將浮閥塔板全部更換為CTST型塔板，同時(shí)增加吸收二中段回流。改造后工藝流程簡(jiǎn)圖如圖4所示：

5.2 效果分析

吸收塔經(jīng)過(guò)改造后裝置一次開(kāi)車成功，改造后操作平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量全部合格。改造后操作數(shù)據(jù)變化情況見(jiàn)下表。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果和生產(chǎn)過(guò)程得知[3]：（1）回流取熱分配合理，一中、二中段返塔溫度降低到35℃左右，塔板上的汽液相分布合理。吸收塔頂溫度較低，干氣帶液的情況消失；（2）CTST塔板加工能力大，改造后比改造前處理量提高了3t/h；（3）操作彈性大。本次吸收塔改造后設(shè)計(jì)的進(jìn)料量范圍17.5-30t/h，操作彈性達(dá)到了70-120%。

6 結(jié)論

吸收塔改造后操作平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格，全塔取熱分配更合理，干氣帶液情況基本消失，充分體現(xiàn)了CTST塔板具有立體通量大、傳質(zhì)效率高、處理能力大、操作彈性強(qiáng)等特點(diǎn)。改造后裝置處理量提高3t/h，每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益500萬(wàn)元以上。因此應(yīng)用CTST塔板對(duì)一些老塔進(jìn)行擴(kuò)能改造，投資小，見(jiàn)效快。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉繼東，李春力等.新型立體傳質(zhì)塔板（CTST）的氣相提升能力[J].化工學(xué)報(bào)，2002（22）增刊.

[2]劉繼東，呂建華等.新型立體傳質(zhì)塔板及其流體力學(xué)性能[J].化工學(xué)報(bào)，2005，56（06）.

[3]呂建華，張文林等.立體傳質(zhì)塔板（CTST）水力學(xué)性能與吸收塔的應(yīng)用[J].化工進(jìn)展，2005（24）增刊.

作者簡(jiǎn)介：朱偉（1979—），男，山東東營(yíng)人，在職研究生，工程師。