乙烯初分餾塔改造簡(jiǎn)述

2007 ,173)楊宏泉等乙烯初分餾塔改造簡(jiǎn)述47{技 術(shù)乙烯初分餾塔改造簡(jiǎn)述《改造《楊宏泉孫琰中國石化集團寧波工程有限公司寧波315103摘要介紹廣州乙烯擴能改造I程中初分餾塔的改造情況,并詳細說(shuō)明初分餾塔的工程改造方案。為現有乙烯裝置初分餾塔的改造提供參考。關(guān)鍵詞乙烯裝置 初分餾塔 技術(shù)改造初分餾塔是裂解氣進(jìn)入分離工段的第一個(gè).料油和重質(zhì)燃料油在塔內冷凝并回收中位能量。塔,位于乙烯裝置的咽喉部位,其流程和結構設塔的中下段主要用循環(huán)急冷油泠卻裂解氣,上段計直接影響到乙烯裝置的穩定運轉和能量消耗。用回流汽油進(jìn)一步冷 卻裂解氣,使出塔裂解氣的初分餾塔屬于傳熱控制的”傳熱一分餾型”,而溫度降至103C左右。各段分別噴入溫度為且從國內外多套新建和改造裝置初分餾塔運行狀82C、127C、177C 的急冷油冷卻裂解氣,使之況的不理想的事實(shí)說(shuō)明該塔的設計和改造存在相達到出口要求。裂解氣中的焦粒由循環(huán)急冷油帶當的技術(shù)難度。出并經(jīng)過(guò)濾器除去,為了防止聚合生成高分子物在廣州乙烯裝置由150kt/a 擴能至210kt/a .質(zhì),還在回流汽油中加入阻聚劑。原塔工藝參數的改造中, 初分餾塔的改造是整個(gè)乙烯裝置改造見(jiàn)表1。的關(guān)鍵之一。在對該塔進(jìn)行詳細分析、大量調研、計算和論證的基礎.上,提出該塔的改造方表1 初分餾塔工藝參數案。通過(guò)精心設計和施工，該塔-次投運成功,項參數達到設計指標。操作壓力塔頂(正常/最大),MP(G)0.049/0.08塔底(正常/最大)MP(G)0.062/0.081功能操作溫度塔頂,;C103+3塔底;C195~215該塔的功能主要為:①冷卻來(lái)自裂解爐的裂設計壓力MP:( G)0.35/ -0.05解氣,回收利用裂解氣攜帶的熱量,降低裝置能設計溫度,C340塔體材料CS耗;②分離出裂解氣中的燃料油組分,得到燃料塔內徑mm4800/5200油產(chǎn)品。塔高mm2860022塊波紋( RIPPLE塔盤(pán)該塔采用雙循環(huán)急冷油回路的設計,這樣使原塔板類(lèi)型(理論板9塊)重燃料油組分在塔較低的部分得到冷凝,塔釜溫度較高,并且較好地控制急冷油粘度,因此可以原初分餾的運行狀況一直良好,操作參數與最大程度回收初分餾塔底的熱量來(lái)生產(chǎn)稀釋蒸設計參數基本一致,說(shuō)明設計是比較合理的,流汽;中油循環(huán)回路不僅可以減少低壓蒸汽用量,程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。而且可以減少汽油回流量。全塔根據功能可分為2擴能后存在問(wèn)題及 分析三個(gè)操作段:下部為急冷油冷卻段( 19~ 22板),中部為中油冷卻段( 11~18板),上部為中國煤化工210kt/a后,初分餾汽油冷卻分餾段(1~10板)MHCNMH G/h ; 操作壓力為167來(lái)自裂解爐區的裂解氣經(jīng)油冷器冷卻,與急kPa;操作溫度為430C。改造后進(jìn)料物流的組冷油混合物由格柵板下面進(jìn)入初分餾塔,輕質(zhì)燃成見(jiàn)表2。楊宏泉:工程師。1997 年畢業(yè)于廈門(mén)大學(xué)化工工藝專(zhuān)業(yè)。- 直從事石油化工設計工作。聯(lián)系電話(huà):(0574 ) 87974858。48CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設計2007 173)裂解氣去水洗塔在進(jìn)行了詳細的工藝及流體力學(xué)計算后,其模擬結果見(jiàn)表3。-回流汽油由表3可見(jiàn),該塔原波紋塔盤(pán)和氣液分布器1**原塔盤(pán)號8*循環(huán)中油難以滿(mǎn)足處理能力和分離要求，全塔壓降達到23kPa,而且各段的溫度將嚴重偏離原設計值,并發(fā)生嚴重的偏流和液泛。由此可見(jiàn),初分餾塔處理能力明顯不足,分離效果下降,無(wú)法滿(mǎn)足改g*C-1210-中-造后正常的操作要求，因此必須對該塔進(jìn)行改裂解氣.造。循環(huán)急冷油<3改造方案和運行狀況LE3.1改造方案圖1初分餾塔操作示意圖由于該塔改造前后進(jìn)料工況變化較大,結合工藝和水力學(xué)模擬計算結果,原板式塔盤(pán)難以滿(mǎn)表2改造后進(jìn)料物流參 數組分含量足擴能的要求,必須進(jìn)行擴徑改造。國內外近期初分餾塔改造實(shí)踐中填料已被廣泛應用,取得了水0. 467697異丁烷5.79E- 05氫氣0.082413正丁烷0.001442較好的效果,說(shuō)明只要在設計中充分注意填料的-氧化碳0.000421環(huán)戊二烯0.003932結焦堵塞問(wèn)題,并對應采取合理的措施,在初分甲烷0.139541異戊二烯0.001915乙炔0.002987順-1,3-戊二烯 0.001389餾中采用填料結構是可行的。乙烯0.1578981-戊烯0.001063根據國內外的相關(guān)資料和國內乙烯裝置改造乙烷0.025684異戊烷0.000481 .丙炔0.001828正戊烷0.000968情況,充分考慮初分餾塔的特點(diǎn),最終決定采用丙二烯0.001164苯0.012468拆除塔內原全部波紋篩板( RIPPLE)塔盤(pán),改丙烯0.051291甲苯0.007211為4段填料,并增加氣液分布器和局部塔體改造丙烷0.001596二甲苯0.0046461,3-丁二烯0.013167順-2-丁烯0.000798方案。改造后自上而下分別為第- -汽油冷 卻分餾1-丁烯.0.0032972-甲基己烷0.002333段、第二汽油冷卻分餾段、中質(zhì)油取熱段、急冷異丁烯0.005763NBP88 - 4000.005499油循環(huán)段。各段填料規格見(jiàn)表4、規整填料水力反-2-丁烯0.001053注:NBP88-400代表沸點(diǎn)在88-400C的物質(zhì),為復雜混學(xué)計算結果見(jiàn)表5和散堆填料水力學(xué)計算結果見(jiàn)合物。表6。表3改造后初分餾塔模擬計算結果理論板溫度流量( kmol/h)熱負荷(C)液相氣相進(jìn)料出料( M kcal/h)104.9320.6541.5L④6478.2V125.7238.96257.3137.92143.96175.61726.6P- 7.9189151.22271.06354.0163.2504.96481.11726. 6P①187.62680.46441.6中國煤化工- 6.0350191.92740.16506. I197.52776.06565.8MYHCNMHG5940. 6V2278 .8P9R207.56601.76.51472278. 8P②2111.0P③注:①循環(huán)中質(zhì)油;②去裂解氣急冷器急冷油;③循環(huán)急冷油;④回流汽油。2007 ,173)楊宏泉等乙烯初分餾塔改造簡(jiǎn)述49表4各段填料規格名稱(chēng)第一汽油冷卻分餾段第二汽油冷卻分餾段中質(zhì)油取熱段急冷油循環(huán)段TUPAC2.2Y 0.2mTUPAC2.0X 3.0m填料型號IMTP50#6.1m1.1m .垂直格柵4mTUPAC1.0X 1.0mTUPAC2.2Y 0. 2m塔內徑, mm48005200填料高度, mm650015004000最大通量%124121128136全塔壓降<8 kPa表5規整填料水力學(xué)計算 結果負荷kg/h)密度( kg/m3 )_粘度(cP) 表面張力xpFVliq.填料層氣相液相氣相_ 液相氣相_ 液相_ (mN/m) (%) Pak ( m/m2h)FP說(shuō)明頂1795523904891.4 748 0.01 0.4319.953.6 2.33 28.8490.094中質(zhì)油TUPAC2.0X底2080294148941.5 738 0.01 0.3818.859.8 2.61 31 .0680.09取熱段2080291.54 738 0.01 0.3851.8 2.57 31 .0680.091100%TUPAC1.0x底232433416856 1.66 732 0.01 0. 361855.3 2.77 31.470.085 負荷急冷油2344765971391.61 740.010.4 .851.4 2.42 37 .8430.119循環(huán)段垂直格柵底2718396220081.81 737 0.02 0.371755.8 2.64 39 .740.11315462468587.1.4 748 0.01 0.4364.32.834 .619).094TUPAC2.0x底249635 .4978731.54 738 0.01 0.38.8.871.1 3.09 37.28124963562.2 3.09 37.281120%底2789205002271.66 732 0.01 0.3666.4 3.32 37. 7640.085負荷281371716567.1.61 7430.010.461.6 2.9 45.412底3262077464101.81 737 0.02 0. 3773.17 47 .688表6散堆填料水力學(xué)計算結果填料層.負荷( kg/h)密度( kg/m3 )2粘度cP)表面張力P( mN/m)( m)第一汽油冷卻50#198955 459831.57570.01290.3920.980.0105 4 .264裕度20%分餾段IMTP第二汽油冷卻50#19673440162.1.331810.0136.0.44221. 140.008424.41裕度19%3.1.1第一汽油冷 卻分餾段干點(diǎn)上升比較多。改造保留此段并且作為單獨功從工藝模擬計算得知,該段填料的上端氣液能區對待,這樣有利于保證塔頂汽油干點(diǎn)合格,負荷最大,是全塔的瓶頸部位?？紤]到抗堵塞和并能保證柴油有較高的質(zhì)量。將來(lái)檢修方便,塔頂采用新型抗堵塞、高操作彈考慮到抗堵塞和將來(lái)檢修方便,該段也采用.性的槽式液體分布器，用50井矩鞍環(huán)填料50#矩鞍環(huán)填料,高度為1.1m,并在其上端和(6.1m)替換原1~8塊塔盤(pán),計算該段填料最下端分別各采用0.2mTUPAC2.2Y型規整填料。大負荷為120% ,原塔徑滿(mǎn)足擴能后要求。同時(shí)計算結果表明,在塔徑4.8 m不變的情況下,能為保證氣液分布均勻,在散裝填料的上端和下端滿(mǎn)足110%的負荷要求,最大負荷為119%，所分別各采用0.2mTUPAC2.2Y型規整填料。以本段也不擴徑。在填料上部設置槽盤(pán)式氣液分3.1.2中國煤化工再分布,同時(shí)采出柴模擬計算結果表明,原設計的第8~ 10塊塔MHCNMHG盤(pán)有獨到之處,對該塔的汽油和柴油質(zhì)量指標具3.1.3有很重要的意義。該段位于柴油采出和中質(zhì)油循計算結果表明,該段液體噴淋密度較大( 28環(huán)入塔口之間,如不設置,則汽油干點(diǎn)將上升;~ 31m'/m2h),當負荷為110%時(shí)，F因子為而且柴油與中質(zhì)油之間沒(méi)有分離段,也會(huì )使柴油3.53 Pal2 ,采用散裝填料不能滿(mǎn)足要求。規整50CHEMICAL ENGINEERING DESIGN化工設計2007 173)填料較散裝填料傳熱和傳質(zhì)效率高、通量大、壓為了不影響塔釜液位的穩定,其下方設能量吸收力降小,具有明顯的優(yōu)勢。在其他乙烯裝置初分器,確保氣液分布均勻。另外,由于該氣體分布餾塔也有應用, 實(shí)踐證明使用效果很好。根據以器還具有固氣分離的作用,可將裂解氣夾帶的大往經(jīng)驗,該段沒(méi)有聚合物生成或生成量較小,且量焦粉捕集下來(lái),使其直接落至塔釜而不會(huì )隨氣由于液體噴淋密度大,填料段不會(huì )存在干區,不相上升到填料層中造成堵塞,起到保護上層填料會(huì )發(fā)生結焦現象。另外,中質(zhì)循環(huán)油中如存在小層的作用。為了減少壓差和防聚合、臟物積聚,顆粒焦粉(大顆粒焦粉可在塔外循環(huán)用過(guò)濾器除填料支承和填料壓圈均采用柵板式結構。去),而且TUPAC2.0X和TUPAC1.0X填料的在新增塔體.上新開(kāi)物流口兩個(gè):塔頂回流口波紋峰高較大,在中質(zhì)油取熱段采用不會(huì )造成堵P3N,柴油采出口P10N。為了方便填料的安裝塞。因此對該段采用規整填料進(jìn)行改造,中質(zhì)油和檢修, 新開(kāi)人孔4個(gè),應調整增加部分平臺。循環(huán)段上端采用槽盤(pán)式氣液分布器,對液體進(jìn)行改為填料塔后, 全塔重量增加不多,原塔裙收集、再分布。座、固定螺栓和基礎經(jīng)核算滿(mǎn)足要求,不需加固由于該段填料的下端負荷較上端負荷大，則改造。改造后初分餾塔簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。.自上而下選用TUPAC2.0X和TUPAC1.0X型高通量規整填料,高度分別為3m和1 m。計算[ 23-0能量吸收器結果表明,在塔徑4.8 m不變的情況下,可保證22-0雙切向環(huán)流氣體分布器21-0填料支承(E)滿(mǎn)足110%的負荷要求，最大負荷可達128% ,_20 I垂直格柵坑料 TRIL28L.19-0填料壓圈口)因此該段不需擴徑。18 0 I 精式液體分布器(E)]17-0急冷油分布管3.1.4急冷 油循環(huán)段16-0波體收集器本段急冷油中含焦粉較多,氣液負荷較大15 TUPACI.ON18.214 TIUPAC.O054.3m(噴淋密度37~ 40 m'/m2h, F因子在110%負荷[ 13-0中質(zhì)油分布管12PC2.2Y時(shí)為3. 46Pa/2 ),因此需要采用通量大、抗堵塞50#IMIP19.9的填料和液體分布器。流體力學(xué)計算結果表明10 JUPAC.2Y9-0情盤(pán)式氣波分布器2該段填料采用M64X在120%負荷時(shí)可以滿(mǎn)足負出三8-0 填料支承(一)7 TUPAC.2荷要求,而TUGRID2.0型垂直格柵填料通量較6塔節δ=16?| 50#1VIPM64X大,而且已成功地用于天津200kt/a乙烯的油洗塔和水洗塔中,最大負荷可達136%，可3-0填料壓圈(-)32-0槽式液體分布器(-) 1同時(shí)保證傳熱和傳質(zhì)要求,因此該段不擴徑，上1-0回流管件號」名稱(chēng)數量端采用新型抗堵塞槽式液體分布器,填料采用垂直格柵填料,同時(shí)改造外部循環(huán)急冷油過(guò)濾器盡量減少隨急冷油循環(huán)的焦粒。圖2改造后 初分餾塔簡(jiǎn)圖3.1.5 其它改造由于改為填料后,各段填料都需要新增氣液3.2改造和運行狀況分布器和支撐梁,塔內件比原板式塔占用高度增在初分餾塔的改造施工中, 由于改造方案和大,因此在塔頂封頭處新增加一段塔徑為4.8詳細設計中都已經(jīng)考慮改造施工的要求,所以施m,高度為4 m的塔節。同樣因為上部塔體加高工比較順利,得到了施工單位和建設單位的肯定。和內件的改動(dòng),并經(jīng)實(shí)際測量壁厚核算后發(fā)現原中國煤化工年4月底一次開(kāi)車(chē)成變徑段塔體強度無(wú)法滿(mǎn)足要求，所以更換變徑,MHCNMHG計負荷,已平穩運行段。位于變徑段之上的原集油盤(pán)利舊。至今。其中初分餾塔運行狀況良好,而且通過(guò)了為了保證裂解氣進(jìn)入塔體后分布均勻,防止高負荷生產(chǎn)運行考核。從實(shí)際運行情況和參數來(lái)氣體渦流和急冷油段填料發(fā)生偏流,在塔釜進(jìn)氣看,操作參數優(yōu)于設計控制參數。全塔壓降明顯口高度設置雙切向環(huán)流式進(jìn)氣初始分布器, 同時(shí)(下轉第39頁(yè))2007 ,173)劉莉基于PDS系統公制庫的建立與應用39(3) modifier項和pds__ sort_ .code 項在用尺寸庫中的相應數據在模型文件中放置模型。于表示長(cháng)度時(shí),也應采用毫米為單位。2.4標準注釋庫(4)表后綴、幾何標準和材料標準項,要用標準注釋庫包含了-系列代碼列表文件。需國內的方法表示，具體內容在下面的標準注釋庫.要修改的代碼列表如下:中定義。(1)材料代碼表建立了國內的材料代碼。2.1.3 管道作業(yè)規格表(2)幾何標準代碼表建立了國內管件的幾何(1 )溫度-壓力界限表定義了管道材料等級標準代碼,范圍為28000 - 31999。的溫度和壓力范圍。(2)公稱(chēng)直徑表包含了全部管道材料等級的(3)表后綴代碼表建立了公制庫的表后綴代碼,缺省值定為65 ,其它順序向后排。合法的公稱(chēng)直徑,采用毫米為單位。(3)分支表根據國標定義了分支類(lèi)型。3應用情況(4)墊片厚度表根據公稱(chēng)直徑和所承受的最公制庫建立以后,在牡丹江10kt/a賴(lài)氨酸、大溫度定義了墊片厚度,采用毫米為單位。吉化電石廠(chǎng)有機硅、吉林燃料乙醇有限責任公司(5)流體代碼表包含了全部管道材料等級的燃料乙醇工程、吉聯(lián)公司60kt/a AES裝置擴產(chǎn)合法的流體代碼。改造等50多個(gè)項目的施工圖設計中得到應用,2.1.4 RDB Tables完成了以上項目的3D配管建模、提取平立面( 1 )管段中心線(xiàn)最短長(cháng)度表定義了模型中所允圖、抽取單線(xiàn)圖和綜合材料表等項工作,取得了許的管段中心線(xiàn)的最短長(cháng)度,采用毫米為單位。良好的效果。目前，公司的施工圖設計工作(2)最短管段表定義了模型中所允許的管段80%都采用該軟件。最短長(cháng)度,采用毫米為單位。(3)螺栓長(cháng)度表是螺栓長(cháng)度的圓整表,圓整4結語(yǔ)數值取自我國通用螺栓長(cháng)度系列。通過(guò)對PDS的二次開(kāi)發(fā),實(shí)現了用PDS系.2.2物理尺寸庫統進(jìn)行國內項目的施工圖設計工作,所生成的綜定義了模型文件中所需的全部管子和管件的合材料表及單線(xiàn)圖，設計人員再也不需進(jìn)行公、物理尺寸,它是由大量數據表組成的。全部數據英制的手工轉換了,而且縮短了配管設計及統計采用GB系列。在PDS中將我公司公制庫的幾何材料的時(shí)間,使施工圖階段的配管工作更加高效標準代碼定為28000 - 31999。和準確。2.3圖形產(chǎn) 品庫參考文獻(略)(收稿日期2007-03- 13)通過(guò)使用PDS所提供的Eden語(yǔ)言讀取物理(上接第50頁(yè))低于原設計值,塔釜和各段填料的溫度、抽出中阻力低等優(yōu)點(diǎn);只要解決好氣液分布問(wèn)題,使塔油和柴油溫度、急冷油粘度和循環(huán)量都在正常范中氣液相分布均勻,并且針對各部分不同情況,圍內,而且控制反應較靈敏,全系統運行狀況良采置T同竹杭田污物聚集的高效率填料,中國煤化工好,表明初分餾塔已經(jīng)達到設計指標。YHCNMHG]分餾塔由板式塔改為填+哈定叫的，兒只膽口于裝置擴能技術(shù)改造可大幅度提高生產(chǎn)能力,而且綜合效益十分顯著(zhù)。由于填料塔具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、(收稿日期2007-03 - 26)