新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔中的应用

遆丽军

山西焦化设计研究院（有限公司），山西太原 030006

新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔中的应用

遆丽军

山西焦化设计研究院（有限公司），山西太原 030006

本文详细介绍了新型不锈钢孔板波纹填料及分布器在洗苯塔上的应用，以及所取得的显著效果，使焦化化产粗苯回收塔器技术有了新的思路。

新型不锈钢孔板波纹填料；分布器;垂直筛板;洗苯塔

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，产品质量和收率低。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，不仅效率高，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最为显著，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专利技术，具有传质效率高、处理量大、抗堵塞等优点，属最先进的塔板之一。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，这样可大大减轻对填料的堵塞；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，不仅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，其分布效果远优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：

表1 老系统洗苯塔改造后现场操作数据

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；

洗油循环量：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1 620t以上，以轻苯市场价3 700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：

塔前含苯g/m3 31.68 34.12 34.3 34.2 34.4 34.5 34.34 34.5 34.2 34.7塔后含苯g/m3 1.89 2.12 2.30 2.28 2.25 1.7 1.7 1.9 1.95 2.0煤气温度℃ 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26

表2 新系统洗苯塔现场操作数据

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。

[1]郭树才.煤化工工艺学[M].化学工业出版社.

[2]王兆熊，高晋生.焦化产品的精制和利用[M].化学工业出版社.

[3]路秀林，王者相，等.化工设备设计全书塔设备[M].化学工业出版社.

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A

1674-6708（2011）53-0142-02

遆丽军，工程师，工作单位：山西焦化设计研究院（有限公司），从事化工设备的设计工作