裂解汽油加氫裝置脫重塔內(nèi)件工藝計算

1、設(shè)計技術(shù)石油化工設(shè)計PetrochemicalDesign200926(2)10～13裂解汽油加氫裝置脫重塔內(nèi)件工藝計算玄昌海1韓建發(fā)2藺有雄3(1.深圳市誠達(dá)科技有限公司廣東深圳5180262.蘭州石油化工工程公司甘肅蘭州7300603.中國石油蘭州石化公司甘肅蘭州730060)摘要:利用計算機(jī)軟件進(jìn)行了工藝模擬計算和水力學(xué)核算找出分離要求、處理量、進(jìn)料汽化率等工藝條件改變對塔內(nèi)件(如進(jìn)料分布器、液體分布器及填料)選型及設(shè)計的影響進(jìn)而

2、通過改進(jìn)塔內(nèi)件設(shè)計提升塔的處理能力。計算結(jié)果及裝置實(shí)際運(yùn)行狀況表明中國石油蘭州石化公司裂解汽油加氫裝置脫重塔由脫C9工藝改為脫C8工藝的改造設(shè)計方案是投資少、施工周期短、滿足技改要求的最優(yōu)方案。關(guān)鍵詞:分離要求處理量進(jìn)料汽化率進(jìn)料分布器液體分布器填料1引言中國石油蘭州石化公司(簡稱蘭州石化)現(xiàn)有大小兩套裂解汽油加氫裝置處理能力分別為340kta和170kta均采用傳統(tǒng)的脫除C5、C9餾分后C6～C8餾分經(jīng)加氫后送芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)苯、甲苯

3、及混合二甲苯的工藝流程。在該工藝中裂解汽油中的苯乙烯不作為產(chǎn)品被回收而是被加氫成乙苯進(jìn)入混合二甲苯作為商品出廠附加值不高[1]。為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益引進(jìn)了國際先進(jìn)的苯乙烯萃取技術(shù)先從裂解汽油中分離出苯乙烯。僅苯乙烯組分從汽油級提升到聚合單體級平均每年就可升值4500多萬元。大小兩套裂解汽油裝置各有一個脫重塔(塔徑分別為4000mm和2600mm)原為脫C9工藝即塔頂采出C6C8組分塔底采出C9及比C9更重的組分。而苯乙烯是在C8組成中的為

4、此必須先將脫C9工藝改為脫C8工藝即脫重塔塔頂采出C6C7組分進(jìn)入加氫經(jīng)催化加氫生產(chǎn)加氫汽油塔底采出C8及比C8更重的組分提供給下游苯乙烯抽提裝置進(jìn)行苯乙烯的抽提用戶要求利用原有的塔徑為4000mm的脫重塔同時處理大小兩套裝置生產(chǎn)的裂解汽油其處理能力要求設(shè)計為原來的148%[2]。2工藝計算及技術(shù)分析深圳市誠達(dá)科技有限公司(簡稱誠達(dá)科技)受蘭州石化委托承擔(dān)脫重塔(塔徑4000mm)的改造設(shè)計及制造工作。為此作者首先進(jìn)行裂解汽油脫C8的工

5、藝模擬計算以核算工藝的可行性及原塔的主體結(jié)構(gòu)是否可利舊。在進(jìn)料組成及塔頂壓力、理論板數(shù)、進(jìn)料位置不變的情況下使塔頂采出C6C7組分塔底采出C8及比C8更重的組分。通過對計算結(jié)果的分析作者認(rèn)為脫重塔由脫C9工藝改為脫C8工藝是可行的。見表1。表1進(jìn)料組成及性質(zhì)序號組成名稱計算機(jī)組成名稱分子量沸點(diǎn)℃1正丁烷n2butane58.1240.52環(huán)戊二烯Cyclopentadiene66.10440.003122戊二烯122pentadiene

6、68.11944.854橡膠基質(zhì)Isoprene68.12034.075環(huán)戊烯Cyclopentene68.12044.24612戊烯12pentene70.13529.977環(huán)戊烷Cyclopentane70.13549.268N2戊烷n2pentane72.15136.079異戊烷Isopentane72.15127.8510苯Benzene78.11580.1011C6NACyclohexane84.16380.7412甲苯Tol

7、uene92.142110.6313C7NAn2heptane100.20698.4314苯乙烯Styrene104.153145.1415乙苯Ethylbenzene106.169136.1916對二甲苯p2xylene106.169138.3517間二甲苯m2xylene106.169139.1018鄰二甲苯o2xylene106.169144.4119C8NAn2propylcyclopentane112.217130.9520A

8、2甲基苯乙烯Alpha2methylstyrene118.180165.5021飽和C9NAn2nonane128.260150.8022不飽和C9NA12nonene126.243146.8523萘Naphthalene128.175217.9624N2癸烷n2decane142.287174.1025過氧化氫異丙苯Cumenehyeroxide152.195233.00在不影響結(jié)論本質(zhì)的前提下按以往設(shè)計經(jīng)驗(yàn)及原料分離難度將裂解汽油的

9、非關(guān)鍵組分合并按25個組分進(jìn)行了工藝模擬計算使計算結(jié)果盡量靠近實(shí)際[3]。其次將工藝模擬計算的汽12石油化工設(shè)計第26卷的熱量大大減少則不足的熱量由塔底再沸器提供導(dǎo)致塔內(nèi)提餾段汽相負(fù)荷增大液相負(fù)荷相應(yīng)也增大而精餾段汽液相負(fù)荷由于進(jìn)料熱狀態(tài)的變化而減少。若仍采用原液體分布器精餾段在最小負(fù)荷時不能形成均勻的點(diǎn)線面分布使液體分布器不能正常發(fā)揮作用提餾段液體分布器的二級槽的液面將超出槽高超出設(shè)計范圍的流量將從分布槽側(cè)面翻出。這兩種情況都將嚴(yán)重影

10、響液體的分布效果進(jìn)而影響填料的傳質(zhì)效率?；谏鲜鲈蛭宥未矊拥囊后w分布器也必須更換。表6液體分布器設(shè)計參數(shù)對比填料床層操作彈性液體流量(m3h1)脫C9工藝脫C8工藝Ⅰ100%60%110%31.919.235.122.213.324.5Ⅱ100%60%110%33.320.036.721.512.923.7Ⅲ100%60%110%33.119.836.421.012.623.1Ⅳ100%60%110%36.021.639.666.23

11、9.772.8Ⅴ100%60%110%41.925.246.171.542.978.63改造方案及內(nèi)件選型通過工藝模擬計算及水力學(xué)核算并依據(jù)以往的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)筆者提出只更換進(jìn)料分布器及五段填料的液體分布器及再分布器(見圖1和圖2)其他內(nèi)件如填料、支撐格柵等不需更換的改造方案。圖1雙切向閃蒸進(jìn)料器示意圖2三級擋板窄槽式液體分布器示意原采用的進(jìn)料分布器為誠達(dá)科技新型產(chǎn)品———雙切向閃蒸進(jìn)料器該結(jié)構(gòu)采用了符合流體力學(xué)原理的流線型通道設(shè)計了合理

12、的防沖結(jié)構(gòu)具有阻力小、霧沫夾帶率低、氣液充分分離且分布均勻等優(yōu)點(diǎn)適用于氣液兩相進(jìn)料可準(zhǔn)確控制液體停留時間直至氣液兩相完全分離液相分布效果好。廣泛用于國內(nèi)幾十座減壓塔均取得了良好的應(yīng)用效果。改造后仍采用圖1結(jié)構(gòu)的進(jìn)料分布器并根據(jù)新的進(jìn)料流量數(shù)據(jù)及汽化率采用適宜的停留時間計算進(jìn)料分布器的分布孔徑、流道截面等設(shè)計參數(shù)保證氣液相的分離效果及液相的分布效果。原采用的液體分布器及再分布器為誠達(dá)科技的專利產(chǎn)品———三級擋板窄槽式液體分布器與傳統(tǒng)的窄槽

13、式液體分布器相比分布效率可提高10%～50%。其采用先進(jìn)的三級擋板、固體導(dǎo)流技術(shù)具有良好的分布及緩沖性能操作彈性大全密封插入式結(jié)構(gòu)拆卸、清洗、安裝都很方便大大降低了施工難度縮短了施工周期。應(yīng)用于上千座精餾塔(塔徑從0.300至10.2m)均取得良好的分布效果。改造后仍采用該結(jié)構(gòu)的液體分布器并按新的汽液負(fù)荷數(shù)據(jù)及以C6～C7為主體的物性參數(shù)進(jìn)行液體分布器的設(shè)計重新計算液體分布器的槽寬、高度、孔徑、間距、孔數(shù)等設(shè)計參數(shù)使之滿足新的工藝條件及

14、操作彈性。4實(shí)際開車情況該脫重塔于2008年3月15日停車改造3月31日檢修完成加上部分外圍設(shè)備的改造檢修時間只用了半個月。4月1日開車一次成功至今運(yùn)行已近半年操作非常平穩(wěn)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計要求改造取得圓滿成功說明通過工藝計算及水力學(xué)計算所作的判斷是完全正確的。具體數(shù)據(jù)見表7。其中進(jìn)料溫度、進(jìn)料壓力為經(jīng)過減壓閥后的數(shù)值故比設(shè)計值略低。表7產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)采自2008年4月裝置實(shí)際運(yùn)行的平均值。其中:塔底甲苯含量一般均在1.0%以下偶爾會