催化分馏塔塔盘改填料技术应用.doc

催化分馏塔塔盘改填料技术应用摘要：催化装置分馏塔塔盘改造为填料后，可降低分馏塔的压降，从而提高气压机入口压力或降低主风机出口压力，降低装置能耗。同时，在分馏塔塔高、塔径不变的情况下提高了分馏塔的处理能力和分离精度。 关键词：催化分馏塔塔盘填料 1.前言 催化装置分馏塔内部构件通常采用挡板和塔盘结合的方式。设置的挡板的作用是利用油浆与反应油气接触洗涤油气中夹带的催化剂颗粒，脱除反应油气的过热回收热量，同时冷凝油气中的油浆组分。因此，分馏塔底部的挡板是油气与油浆进行接触传质传热的场所，有环形挡板和人字挡板等形式。塔盘通常采用斜孔塔盘，具有压降低和不易堵塞的特点，同时分馏塔需要分离的汽油、柴油、回炼油组分之间恩氏蒸馏50点相差较大（相对挥发度相差大），斜孔塔盘的分离效果能够满足产品分离要求。 塔器按其结构可分为板式塔和填料塔。板式塔具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等，其流体力学和传质模型研究比较成熟，在70年代以前塔板的开发研究处于领先地位。但在近20年来由于性能优良的新型填料相继问世，特别是规整填料及新型塔内件的不断开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料塔的放大技术有了新的突破，改变了以板式塔为主的局面。规整填料作为低压降下具有高传质效率的装置倍受青睐。与板式塔相比，新型填料塔具有生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。但也有一些不足，如：造价高；对需安装中间再沸器或多侧线出料等复杂精馏塔不太适合。应用于高压精馏，由于轴向返混大而导致效率低，需特殊设计填料塔。（1）在石油炼制领域，规整填料成功应用于原油常压蒸馏、减压蒸馏塔，催化吸收稳定系统吸收塔、解吸塔、稳定塔等。催化装置分馏塔为带有侧线抽出和中段回流取热的复杂精馏塔，国内应用填料改造的实例不多。国外FCC分馏塔的工业化应用规整填料始于1983年，液体分配器设计进一步改进后，使改造方案更臻完善和成熟。（2） 从国内外催化装置分馏塔改造为填料塔的应用实际情况表明，催化分馏塔改造为填料塔后，在提高装置处理能力、节能降耗、提高分离精度方面发挥了积极作用。但也存在一些问题需要在改造过程中予以关注。 2.催化装置分馏塔改造为填料塔的工业应用情况 2.1降低装置能耗为主要目的的改造应用 FCC装置分馏塔采用规整填料可大大改善催化装置的压力分布。主分馏塔典型的压力降约为34.3kPa，而填料塔仅为6.9kPa，利用27.3kPa的压降可解决气压机或主风机的卡脖子问题。采用填料式分馏塔使反应器出口至气压机的压力降减少，其效益是：提高气压机吸入压力，解决气压机能力瓶颈问题，和（或）减少气压机所需功率；降低主风机排出压力，解决主风机能力瓶颈问题。此外，可改进分馏塔的热回收方案，提高分馏塔内的热回收，减少塔顶系统负荷，减少该系统的压降，带来附加效益，包括简化塔顶系统。（2、3） 2.1.1降低气压机能耗 FCC装置气压机用于压缩反应生成的富气，同时利用吸入的气体控制反应压力。反应压力与气压机入口之间的压力主要为分馏塔塔盘压降和分馏塔顶油气冷凝冷却系统压降。气压机的功率与气压机入口气体量或压比（出口压力/入口压力）基本成线性关系。在表1中（实例1），反应压力不变，分馏塔改填料塔后气压机入口压力上升，气压机的压比下降，气压机入口吸入流量（体积）能够增加；入口压力的提高后入口气体密度增加，进而提高气压机的质量流量。分馏塔改造为填料塔后实现了气压机功率增加不多（11.4），而装置处理能力增加较多的目的（22.5），这对因气压机负荷不足限制加工能力的装置尤其具有实际意义。 表1某FCC改造前后数据对比（2） 项目改造前改造后改变幅度 进气量的上限/103m3.h-151.768.9增加33.3 吸入压力/kPa82.0114.4提高39.5 排出压力/kPa1537.31537.3/ 气压机功率/MW5.355.96增加11.4 分馏塔压降/kPa39.39.6降低75.6 装置能力/m3.d-11272015104提高22.5 2.1.2降低主风机能耗 FCC装置反应器压力与再生器压力是相匹配的，当一方压力上升或下降，另一方也必须同步变化，否则无法保持反再压力平衡。在表2（实例2）中，分馏塔改填料塔后气压机入口压力维持不变，因分馏塔压降降低，故反应压力可以降低；同步降低了再生器压力也就是降低了供风的主风机出口压力。主风机出口压力降低后，其供风量可提高，实现提高再生器烧焦能力增加处理量的目的。对于装置能力受主风机负荷限制的装置（主风流量为瓶颈），分馏塔改造填料塔也是增加装置处理能力的有效途径。 表2某FCC改造前后数据对比（2） 项目改造前改造后对比效果 气压机吸入压力/kPa68.968.9/ 分馏塔顶压力/kPa96.596.5/ 分馏塔底压力/kPa131.0103.4（塔盘压降减少27.5kPa） 反应压力/kPa151.7124.1/ 再生压力/kPa137.9110.3/ 主风机出口压力/kPa220.6193.1（主风量可以提高14） 2.1.3优化分馏系统的能量利用，降低塔顶冷凝冷却负荷 分馏塔顶冷凝冷却系统需将塔顶出来气相中的汽油、液态烃、干气、水蒸气进行冷凝冷却。塔顶油气冷凝冷却系统的压降降低后同样能够提高气压机入口压力。分馏塔改填料塔后增加重汽油循环回流和抽出侧线，使原来从塔顶出来的汽油组分气相中的一部分气体在分馏塔上部冷凝后抽出，降低进入塔顶冷凝冷却系统的气体流量，降低此系统压降，实例3说明这一点。其中气压机入口压力的提高是由分馏塔压降降低和分馏塔顶油气冷凝冷却系统压降降低共同贡献的。 实例3：某FCC用规整填料改造后，在分馏塔顶增加一条（重）粗汽油回流线。（增加重粗汽油抽出流程）使塔顶冷凝器热负荷减少22.4MJ/h，并使气压机入口压力提高14.5kPa，入口体积流量减少20，功率下降10。（3） 分馏塔设置的重汽油抽出循环取热的抽出温度高于塔顶油气温度，这样使得冷却重汽油回收热量的温位较冷却塔顶油气回收热量的温位提高。据介绍：FCC主分馏塔经过优化可回收更多的能量。优化后塔内气液相负荷将增加,这就需要用高效填料或大处理量的塔盘。原板式分馏塔改造为填料塔后，分馏塔从下到上有5个侧线抽出回流，分别为油浆、二中段（重循环油）循环回流、一中段（轻循环油）循环回