應用背景
焦油(you)是一種(zhong)非常復雜的混(hun)合物，其有機化(hua)(hua)合物組分估計有上萬種(zhong)之多，但(dan)大多數組分含量很(hen)少或(huo)極微，已被鑒定(ding)的約有500種(zhong)，其中(zhong)含萘(nai)量在(zai)10％左(zuo)右。將(jiang)焦油(you)中(zhong)的萘(nai)提取出(chu)來(lai)得到產品工(gong)(gong)(gong)業(ye)萘(nai)一般(ban)采用精餾(liu)方法，隨(sui)著焦油(you)加工(gong)(gong)(gong)的集中(zhong)化(hua)(hua)和(he)(he)大型(xing)化(hua)(hua)趨(qu)向，工(gong)(gong)(gong)業(ye)萘(nai)加工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)也相應采用大型(xing)化(hua)(hua)和(he)(he)連續精餾(liu)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)，我國大多采用雙爐雙塔(ta)式工(gong)(gong)(gong)業(ye)萘(nai)連續精餾(liu)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。工(gong)(gong)(gong)業(ye)萘(nai)具(ju)有較(jiao)高的市場價值，工(gong)(gong)(gong)業(ye)萘(nai)收率是衡量一個焦油(you)加工(gong)(gong)(gong)企(qi)業(ye)技術水平、管(guan)理水平和(he)(he)創效能力的重要(yao)指標。
雙爐雙塔式工業萘連續精餾工藝的流程
原料(liao)（已洗萘(nai)洗混合分(fen)）于原料(liao)槽中(zhong)加熱(re)到(dao)85-90℃，靜止(zhi)脫(tuo)水(shui)后由原料(liao)泵(beng)送至熱(re)交換器，與工業萘(nai)蒸汽(qi)換熱(re)到(dao)200℃左右進入(ru)初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)。由初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)頂采出(chu)(chu)酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，塔(ta)(ta)頂蒸汽(qi)溫度控(kong)制(zhi)在(zai)190-200℃。酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)蒸汽(qi)經過冷(leng)凝冷(leng)卻(que)器冷(leng)卻(que)和油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)水(shui)分(fen)離(li)器分(fen)出(chu)(chu)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)和水(shui)后，分(fen)離(li)水(shui)排入(ru)酚(fen)水(shui)處理系統，酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)進入(ru)回(hui)(hui)流(liu)槽，大(da)部分(fen)酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)作(zuo)初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)回(hui)(hui)流(liu)，回(hui)(hui)流(liu)比為20-30（對酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)產品(pin)），少量從回(hui)(hui)流(liu)槽滿流(liu)入(ru)酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)成(cheng)品(pin)槽。初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)已脫(tuo)除酚(fen)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)的萘(nai)洗油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)用熱(re)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)泵(beng)送往初餾(liu)(liu)管(guan)(guan)式(shi)爐(lu)加熱(re)至270-275℃，再返回(hui)(hui)初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)，以油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)循環方式(shi)供(gong)給初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)熱(re)量。在(zai)初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)熱(re)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)循環過程(cheng)中(zhong)，從熱(re)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)泵(beng)出(chu)(chu)口(kou)管(guan)(guan)中(zhong)分(fen)出(chu)(chu)一(yi)部分(fen)萘(nai)洗油(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)打入(ru)精餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)。
在(zai)初餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)熱(re)油(you)(you)(you)循(xun)(xun)環過(guo)程(cheng)中，從(cong)熱(re)油(you)(you)(you)泵(beng)(beng)出(chu)(chu)口(kou)管中分出(chu)(chu)一(yi)部分萘(nai)(nai)(nai)(nai)洗油(you)(you)(you)打(da)入精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)。從(cong)塔(ta)(ta)頂采(cai)出(chu)(chu)含萘(nai)(nai)(nai)(nai)大于(yu)95%的工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)，塔(ta)(ta)頂蒸(zheng)汽(qi)溫度(du)控制在(zai)218℃左右。工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)蒸(zheng)汽(qi)在(zai)熱(re)交換(huan)器(qi)中與原(yuan)料換(huan)熱(re)后(hou)，進(jin)入汽(qi)化冷(leng)(leng)(leng)凝冷(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)，工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)初冷(leng)(leng)(leng)卻(que)到(dao)95-105℃后(hou)流(liu)(liu)入工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)回流(liu)(liu)槽。一(yi)部分工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)進(jin)入精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)回流(liu)(liu)，回流(liu)(liu)比約為(wei)(wei)2-3（對(dui)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)產品量）；另一(yi)部分經(jing)(jing)轉鼓結(jie)晶機冷(leng)(leng)(leng)卻(que)結(jie)晶后(hou)得(de)到(dao)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)萘(nai)(nai)(nai)(nai)片狀結(jie)晶，包裝后(hou)作為(wei)(wei)成品外運(yun)。精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)由熱(re)油(you)(you)(you)泵(beng)(beng)將殘(can)油(you)(you)(you)送至(zhi)精(jing)餾(liu)(liu)管式爐(lu)加熱(re)至(zhi)290℃左右后(hou)打(da)回精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)，同樣以(yi)熱(re)循(xun)(xun)環方式供給精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)熱(re)量。從(cong)塔(ta)(ta)底(di)或熱(re)油(you)(you)(you)泵(beng)(beng)出(chu)(chu)口(kou)管分出(chu)(chu)一(yi)部分殘(can)油(you)(you)(you)作為(wei)(wei)低萘(nai)(nai)(nai)(nai)洗油(you)(you)(you)，經(jing)(jing)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)后(hou)進(jin)入低萘(nai)(nai)(nai)(nai)洗油(you)(you)(you)槽，再用泵(beng)(beng)轉送到(dao)油(you)(you)(you)庫(ku)。
工業萘精餾塔的技術(shu)改造情況
改造前工業萘精餾塔的情況及存在的問題
考(kao)伯斯(si)（中國）炭素化工(gong)有(you)限(xian)公(gong)司(si)（KCCC）是考(kao)伯斯(si)公(gong)司(si)和唐山鋼鐵集團(tuan)有(you)限(xian)責任公(gong)司(si)(TISCO)共同組建(jian)的(de)(de)(de)合資企(qi)(qi)業(ye)，目前(qian)是全(quan)球較(jiao)大的(de)(de)(de)煤焦油加(jia)工(gong)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)供(gong)應商。其工(gong)業(ye)萘(nai)生產(chan)(chan)采(cai)用雙(shuang)爐雙(shuang)塔(ta)常壓精(jing)餾(liu)(liu)(liu)工(gong)藝，后來(lai)廠家將精(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)的(de)(de)(de)進料量(liang)(liang)增(zeng)加(jia)到3.8t/h，相當于焦油處理能力提高至15萬噸(dun)/年，隨(sui)即出現了一些問(wen)題：精(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)底洗(xi)油含萘(nai)量(liang)(liang)達到14-15%嚴(yan)重超標，工(gong)業(ye)萘(nai)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)產(chan)(chan)量(liang)(liang)和質(zhi)量(liang)(liang)下降(jiang)，能量(liang)(liang)消耗(hao)較(jiao)高，精(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)塔(ta)壓降(jiang)較(jiao)高等。這(zhe)些問(wen)題說(shuo)(shuo)明工(gong)業(ye)萘(nai)精(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)已經達到極限(xian)，無(wu)論從處理能力還是分離效率(lv)來(lai)說(shuo)(shuo)均已不(bu)能滿足生產(chan)(chan)要求，這(zhe)無(wu)疑成了制約企(qi)(qi)業(ye)擴(kuo)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)瓶頸，因此技術改(gai)造迫在眉(mei)睫。
將萘從(cong)焦油中提取出來(lai)利用(yong)了(le)精餾(liu)這一化工分離(li)原(yuan)理，在物質分離(li)的(de)過(guo)程中，分離(li)設(she)備性能的(de)優劣決(jue)定(ding)了(le)萘與(yu)其它物質分離(li)的(de)速度和(he)(he)程度，因(yin)此塔(ta)內件(jian)的(de)選擇至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，決(jue)定(ding)著(zhu)技術改造(zao)的(de)成(cheng)敗。通過(guo)對目前生產狀況和(he)(he)存(cun)在問題的(de)分析，并結合實(shi)際應用(yong)經驗，決(jue)定(ding)采(cai)用(yong)CJST塔(ta)板代替原(yuan)浮閥塔(ta)板的(de)改造(zao)方案(an)。
CJST塔(ta)板(ban)的(de)(de)通量要大(da)于浮閥塔(ta)板(ban)，可以(yi)達到擴能的(de)(de)目的(de)(de)，但是CJST塔(ta)板(ban)屬于空間(jian)傳(chuan)質塔(ta)板(ban)，傳(chuan)質單元高度230mm左(zuo)右，在板(ban)間(jian)距只有300mm的(de)(de)情況下，如何解決(jue)好霧沫夾帶問題、保證(zheng)效率的(de)(de)提(ti)高是此次(ci)技(ji)改的(de)(de)關鍵。
經過核(he)算，原塔(ta)的降液系統(tong)可滿足(zu)擴產要(yao)求(qiu)，所(suo)以只更換塔(ta)板部(bu)分，即將浮閥塔(ta)板全(quan)部(bu)更換為(wei)CJST塔(ta)板。另外從解決(jue)霧沫夾帶的角度對CJST進(jin)行(xing)了(le)改進(jin)開發，同時進(jin)行(xing)了(le)冷膜實驗(yan)(yan)，測定了(le)霧沫夾帶的情(qing)況，由實驗(yan)(yan)結果分析得出改進(jin)后的CJST塔(ta)板可以滿足(zu)廠家的改造要(yao)求(qiu)。
改造目標
1、工業(ye)萘精餾塔進料滿足3.8t/h，精餾塔塔底洗(xi)油(you)含萘≤5%，產品工業(ye)萘結晶點(dian)＞78℃。
2、在達(da)到了條件（1）的情況下，再確保精餾(liu)塔進料4.5t/h，精餾(liu)塔塔底(di)洗油含萘≤10%，產品工(gong)業萘結晶點＞78℃。
改造前后運行指標對比
1、改(gai)造(zao)后的處理能力(li)提高了，比改(gai)造(zao)前(qian)增(zeng)加了50％，比最初設計(ji)增(zeng)加了88%。
2、改造(zao)后的萘(nai)分(fen)離效(xiao)率提高了，塔底(di)洗油含萘(nai)由改造(zao)前的15％降(jiang)低到5%以(yi)下。
3、塔(ta)壓(ya)降(jiang)降(jiang)低(di)了，塔(ta)壓(ya)降(jiang)比改造前降(jiang)低(di)了5 KPa，能量消耗相應也比改造前有(you)所(suo)降(jiang)低(di)。
4、為廠家帶來了(le)可觀(guan)的經(jing)濟效(xiao)益和節(jie)能效(xiao)果，粗略計算帶來經(jing)濟效(xiao)益631萬元(yuan)/年。
CJST塔板
CJST塔(ta)板在工業萘精餾塔(ta)技術改造中的成功(gong)應用，取決于它本身(shen)具有的一些優良(liang)技術特點。該塔(ta)板屬于噴射態傳(chuan)質，與傳(chuan)統的鼓泡態傳(chuan)質塔(ta)板相比具有處(chu)理能力大、傳(chuan)質效率高、抗堵塞能力強(qiang)、壓力降低(di)、操作彈性好、易消泡等(deng)(deng)特點，已(yi)在煉油、焦化、化肥、甲醇等(deng)(deng)領域廣泛推廣。
CJST塔板的傳質過程
在(zai)塔(ta)板(ban)至罩(zhao)頂的(de)立體空間(jian)中(zhong)，液相被進入板(ban)孔(kong)的(de)氣(qi)相經過(guo)拉膜(mo)提升→破碎→撞擊(ji)折返→噴射(she)→互噴→分(fen)離六個步驟完(wan)成傳質。具體傳質過(guo)程為：
①液體進入罩(zhao)內被氣體向上(shang)拉(la)膜提(ti)升(sheng)；
②氣體將(jiang)液體破碎成液滴；
③氣(qi)體(ti)和液(ye)滴上升(sheng)碰撞(zhuang)分離板并(bing)折(zhe)返，與上升(sheng)的(de)氣(qi)液(ye)激烈碰撞(zhuang)；
④氣體和液滴(di)從罩(zhao)體的側面噴射板(ban)向斜上方噴出；
⑤在罩間，噴(pen)出(chu)罩體(ti)的(de)氣體(ti)和液滴(di)對噴(pen)、相互碰撞(zhuang)；
⑥噴出罩體的氣(qi)(qi)體和液(ye)滴，在(zai)分離板(ban)的作用下液(ye)滴回落(luo)至板(ban)面流向下游，氣(qi)(qi)體繞過分離板(ban)上升(sheng)至上層塔板(ban)。
CJST塔板的技術特點
一、處理能力大
板孔氣(qi)(qi)速(su)是決定塔板通(tong)(tong)量的(de)關鍵因素，對于噴射型(xing)塔板，氣(qi)(qi)速(su)越(yue)(yue)高液相的(de)分散程度(du)越(yue)(yue)好，傳質效率越(yue)(yue)高。同時對于夾帶而言，由于上升(sheng)的(de)氣(qi)(qi)液被分離板強制分離，形成的(de)是水平噴射，氣(qi)(qi)液能(neng)夠(gou)有效分離，所以大(da)幅度(du)減小了霧沫夾帶，提高了操作上限，增大(da)了氣(qi)(qi)相通(tong)(tong)過能(neng)力。
液(ye)(ye)相通過(guo)能(neng)力大(da)是由于：氣體(ti)攜帶液(ye)(ye)體(ti)并流(liu)進入帽罩，而不是像浮(fu)閥等塔板(ban)氣體(ti)穿過(guo)板(ban)上(shang)液(ye)(ye)層，因而使塔板(ban)上(shang)流(liu)動(dong)的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)基本上(shang)為不含(han)氣體(ti)的(de)(de)清液(ye)(ye)，故降液(ye)(ye)管液(ye)(ye)泛的(de)(de)可能(neng)性(xing)大(da)大(da)降低，即同樣截面積的(de)(de)降液(ye)(ye)管液(ye)(ye)體(ti)通過(guo)能(neng)力可提高(gao)近(jin)一(yi)倍，所(suo)以對于擴(kuo)產改造項目(mu)，保留原塔體(ti)及原降液(ye)(ye)系統，只更(geng)換成(cheng)CJST塔板(ban)就可將塔的(de)(de)液(ye)(ye)相處理(li)量最大(da)可提高(gao)一(yi)倍。
二、傳質效率高
由于CJST塔(ta)(ta)板(ban)空間(jian)利用(yong)率高(gao)達(da)50%以(yi)上，氣(qi)(qi)液(ye)在罩內和(he)罩間(jian)接觸非常充分(fen)：一(yi)(yi)方面氣(qi)(qi)體把液(ye)體分(fen)散成小液(ye)滴(di)，大幅度(du)提高(gao)了氣(qi)(qi)液(ye)兩相接觸面積，另一(yi)(yi)方面激烈的(de)(de)噴射工況使液(ye)滴(di)的(de)(de)表(biao)面不斷更新，以(yi)維持高(gao)的(de)(de)傳質傳熱推動力，因此CJST塔(ta)(ta)板(ban)具有很(hen)高(gao)的(de)(de)傳質效率。與F1浮閥相比，塔(ta)(ta)板(ban)效率在低氣(qi)(qi)相負荷時高(gao)出10%，在高(gao)氣(qi)(qi)相負荷時高(gao)出40%。工業(ye)應用(yong)證明，CJST塔(ta)(ta)板(ban)的(de)(de)全塔(ta)(ta)效率比F1浮閥提高(gao)10%以(yi)上。
三、抗堵塞能力強
由于塔板(ban)板(ban)孔(kong)較大(da)且(qie)無活動部件，一般不易被較臟(zang)或粘性物(wu)料堵塞(sai)。另外，氣液是在(zai)噴射狀(zhuang)態下(xia)離開帽罩(zhao)的，氣速較高(gao)，對罩(zhao)孔(kong)本身(shen)有(you)較強的自沖洗能力(li)。物(wu)流中(zhong)含有(you)的顆粒、聚(ju)合物(wu)、污垢等雜質難以在(zai)罩(zhao)孔(kong)聚(ju)集并(bing)堵塞(sai)罩(zhao)孔(kong)，故可(ke)延長檢修周期。
四、壓力降低
氣體通過(guo)CJST塔板(ban)(ban)時并不穿過(guo)板(ban)(ban)上液(ye)層，而只需克服(fu)被(bei)氣體提升(sheng)的(de)那部分液(ye)體的(de)重力，所以形成(cheng)的(de)壓降要(yao)小。CJST塔板(ban)(ban)壓降在低負荷(he)時與F1型浮(fu)閥(fa)相(xiang)當，高負荷(he)時比F1浮(fu)閥(fa)低20%～30%，且負荷(he)愈(yu)大壓降低的(de)愈(yu)多。
可以看出，在板(ban)(ban)(ban)孔(kong)(kong)動能因子均為10時，CJST塔(ta)(ta)板(ban)(ban)(ban)的板(ban)(ban)(ban)壓降(jiang)比F1浮閥塔(ta)(ta)板(ban)(ban)(ban)的低10%；當板(ban)(ban)(ban)孔(kong)(kong)動能因子為15時，CJST塔(ta)(ta)板(ban)(ban)(ban)的板(ban)(ban)(ban)壓降(jiang)比F1浮閥塔(ta)(ta)板(ban)(ban)(ban)的低40%。
五、操作彈性好
CJST塔(ta)(ta)(ta)板(ban)的(de)(de)操作(zuo)(zuo)下限(xian)同(tong)F1浮閥塔(ta)(ta)(ta)板(ban)一樣受塔(ta)(ta)(ta)板(ban)漏(lou)液控制，操作(zuo)(zuo)上(shang)限(xian)一般受過量霧沫夾(jia)帶控制，見圖4。若以霧沫夾(jia)帶10%作(zuo)(zuo)為操作(zuo)(zuo)上(shang)限(xian)，F1浮閥的(de)(de)板(ban)孔(kong)(kong)動(dong)能因(yin)子為17，而CJST可達(da)34，即在相同(tong)的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)板(ban)開(kai)(kai)孔(kong)(kong)率時，CJST的(de)(de)操作(zuo)(zuo)上(shang)限(xian)比F1浮閥高一倍。例如在開(kai)(kai)孔(kong)(kong)率11%時，CJST的(de)(de)操作(zuo)(zuo)下限(xian)的(de)(de)板(ban)孔(kong)(kong)動(dong)能因(yin)子為4.7-6.3，操作(zuo)(zuo)上(shang)限(xian)為34，其操作(zuo)(zuo)彈性可達(da)5.4-7.2。
六、具有消泡作用
由(you)于CJST特殊(shu)的(de)噴射型操作(zuo)(zuo)工況，氣體直接(jie)進入帽(mao)罩內，而不需(xu)穿過板(ban)(ban)上(shang)(shang)液(ye)層，因為無發泡機制，所以塔(ta)板(ban)(ban)上(shang)(shang)液(ye)體為清液(ye)；另外，高速噴射的(de)液(ye)滴回落到塔(ta)板(ban)(ban)時又具有破沫作(zuo)(zuo)用(yong)，所以CJST塔(ta)板(ban)(ban)能夠(gou)處理(li)常規塔(ta)板(ban)(ban)難以處理(li)的(de)易發泡物系。
總(zong)的(de)(de)來說，CJST塔板特殊的(de)(de)噴射型氣液(ye)傳質形態，從根本(ben)上決定了(le)其優良的(de)(de)性能，從而使得首次在工業萘精(jing)餾(liu)塔上的(de)(de)改造應用獲得成功：改造后一次試車成功，并達(da)到(dao)了(le)擴產、節能、創收的(de)(de)目的(de)(de)。不但為廠家帶(dai)來了(le)可觀(guan)的(de)(de)經濟效益(yi)，還為具(ju)有較小(xiao)塔板間距的(de)(de)塔設備的(de)(de)擴能改造開避了(le)新途徑，具(ju)有廣闊(kuo)的(de)(de)推(tui)廣應用前景(jing)。
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