DJ塔盘在乙烯装置改造中的应用

高效大通量DJ系列塔板

在乙烯装置中的应用

姚克俭浙江工业大学2011.6.15一、概述1、我国乙烯产能步入高速扩张轨道

２０１１年，我国将新增乙烯产能１８１万吨／年。抚顺石化８０万吨／年裂解装置将于年上半年投产，四川石化８０万吨／年裂解装置将于年底投产，兰州石化将在年内将裂解装置产能从７１万吨／年扩至９２万吨／年。２０１３年，我国将新增２４０万吨／年乙烯产能，包括武汉石化８０万吨／年新建裂解装置，大庆石化将乙烯产能从６０万吨／年扩至１２０万吨／年等。另一个主要的乙烯潜在项目是神华集团和陶氏化学在陕西榆林投资达１００亿美元的煤化工联合体项目，计划于２０１６年投产，将新增５０万吨／年乙烯产能。２００９～２０１３年我国将新增约９００万吨／年的乙烯产能，接近当前产能一倍。在此轮扩能高峰后，我国将减少对乙烯下游产品进口的依赖，进口依赖度将从０９年的４４％降至３５％－４０％。2、

中东地区油气储量丰富、产量高，大量的油田伴生气和天然气凝液为乙烯裂解提供了充足的轻烃原料。以乙烷和丙烷为主要原料的乙烯装置生产成本低，使中东的乙烯工业具有很强的低成本竞争优势。2005年中东地区乙烯生产成本相当于以石脑油为原料的亚洲地区成本的四分之一（以乙烯能力占中东地区59%的沙特为例，多年来其乙烷裂解的现金成本在100美元/吨上下波动。2005年其乙烯生产成本为124美元/吨，远低于以石脑油为原料的乙烯生产成本）。由此产生和其它地区之间巨大的成本差异，足以使其生产的石化产品在全球范围内明显具有其它地区难以相比的竞争实力

我国从国际大局出发拟与中东海湾六国(沙特、科威特、阿联酋、阿曼、巴林、卡塔尔)建立自由贸易区，原本就竞争力颇强的中东地区石油石化产品，将以进口零关税进入中国，势必在更大范围和更深层次上冲击我国石油石化市场。3、自主知识产权和国家战略安全乙烯精馏塔改造DJ-3型塔板：保留了悬挂降液管液相处理能力大的优点；增加了导流板和空中复合填料；不仅塔板处理能力大而且效率也高于普通浮阀塔板。乙烯精馏塔改造实例名称用户单位装置能力塔径mm塔板数量内件形式使用情况乙烯精馏塔中石化天津联化公司20万吨/年2450147DJ-32001年开车，运行正常中石油独山子石化公司22万吨/年2450147DJ-32002年开车，运行正常抚顺乙烯化工有限公司20万吨/年2200127DJ-32002年开车，运行正常中石化广州分公司20万吨/年2700136DJ-32003年开车，运行正常中石油兰州石化公司24万吨/年2400125DJ-32003年开车，运行正常四、丙烯精馏塔

丙烯精馏塔要求塔顶能够生产聚合级丙烯单体，纯度高于99.6%(mol)；丙烯、丙烷相对挥发度小，分离难度大，丙烯精馏塔采用的回流比通常达到14以上；丙烯塔的特点：气液负荷都较高，对塔板气液两相通量的要求都较高；同时，塔内各段气液流动参数都在0.2以上，汽液两相密度差小，易形成乳化态。丙烯精馏塔改造要求降液管面积小而通过能力高，以保证足够大的气相通道；改造要求塔板在扩能的前提下，保持或尽可能提高原有的分离效率；DJ-3、DJ-5型塔板处理能力大而塔板效率高于普通浮阀塔板，对这一体系非常适用。丙烯精馏塔改造实例名称用户单位装置能力塔径mm塔板数量内件形式使用情况丙烯精馏塔中石化天津联化公司20万吨/年（汽提段）280054DJ-32001年开车，运行正常20万吨/年（精馏段）3200153DJ-32001年开车，运行正常中石油独山子石化公司22万吨/年（汽提段）320095DJ-32002年开车，运行正常22万吨/年（精馏段）3200115DJ-32002年开车，运行正常中石化广州分公司20万吨/年（汽提段）300088DJ-32003年开车，运行正常20万吨/年（精馏段）2800112DJ-32003年开车，运行正常中石油兰州石化公司24万吨/年3000153DJ-32003年开车，运行正常中石油独山子石化公司22万吨/年（精馏段）300088DJ-52004年开车，运行正常中石化广州分公司22万吨/年（汽提段）300088DJ-52007年开车，运行正常22万吨/年（精馏段）2800112DJ-52007年开车，运行正常中原石油化工公司（精馏段）3600127DJ-52008年开车，运行正常五、脱甲烷塔

脱甲烷塔塔顶的乙烯含量决定了该系统乙烯的排放量，影响乙烯收率，一般要求该指标达到1000ppm以下；脱甲烷塔的特点是塔内各段表面张力较小(<7dyn/cm)，物系属易起泡系统；脱甲烷塔另一特点是塔内操作液气比极大，部分塔段气液流动参数甚至超过1，塔板的操作弹性往往由降液管控制。脱甲烷塔改造塔内件通常采用板式塔或散堆填料，必须具有消泡能力，由于高压下填料的效率会急剧下降，因此高压脱甲烷塔一般采用板式塔；降液管能力大、具有较强消泡能力的MD、DJ类多降液管塔板是很好的选择。脱甲烷塔改造实例名称用户单位装置能力塔径mm塔板数量内件形式使用情况脱甲烷塔中石化天津联化公司20万吨/年1300/170068DJ-32001年开车，运行正常中石化广州分公司20万吨/年1200/220062DJ-32003年开车，运行正常抚顺乙烯化工有限公司19万吨/年1300/160074DJ-32005年开车，运行正常六、脱乙烷塔脱乙烷塔塔釜的乙烷含量决定了丙烯精馏塔中的乙烯等的含量，一般要求该指标达到100ppm以下；脱乙烷塔塔顶分离C2以下轻组分，因此操作压力较高而温度较低。脱乙烷塔改造改造要求在扩能的同时，在塔板数不变的前提下保持或尽可能提高原有的分离效率；高压塔各段液气比均较大且具有乳化态的特性，要求降液管的通量特别高，尤其是塔下部，气液流动参数往往在0.2以上；因此选用处理能力大而塔板效率高于普通浮阀塔板的DJ-3型塔板是非常合适的。脱乙烷塔改造实例名称用户单位装置能力塔径mm塔板数量内件形式使用情况脱乙烷塔中石化天津联化公司20万吨/年170060DJ-32001年开车，运行正常中石化广州分公司20万吨/年180054DJ-32003年开车，运行正常中石油兰州石化公司24万吨/年160057DJ-32003年开车，运行正常抚顺乙烯化工有限公司19万吨/年160062DJ-32005年开车，运行正常七、脱丙烷塔

气液密度差小、降液管内两相处于乳化态；含有容易聚合的丁二烯，易堵；通常该塔下段采用不易堵的筛孔塔板。

脱丙烷塔改造脱丙烷塔的易堵性决定了该塔需要选择抗堵性能良好的塔板；DJ-2型塔板和DJ-5型塔板的抗堵性能较为突出，其中DJ-5型塔板作为DJ-2型塔板的升级型号，由于采用了新型固定阀作为鼓泡元件，因此塔板效率更高；因此选用DJ-5型塔板对脱丙烷塔进行改造非常合适。脱丙烷塔改造实例名称用户单位装置能力塔径mm塔板数量内件形式使用情况脱丙烷塔中石化天津联化公司20万吨/年130042DJ-22001年开车，运行正常中石油兰州石化公司24万吨/年140056DJ-52004年开车，运行正常八、丁二烯精馏塔

该塔丁二烯含量较高，极易在塔板上方以及弓形降液管的下方转角处缓流区形成聚合物；在降液管下方的聚合物会堵塞降液管出口，造成塔压升高，塔板无法操作；即使选择抗堵性能良好的筛孔塔板仍然无法彻底解决降液管出口的堵塞问题。丁二烯精馏塔改造DJ型塔板不仅板面采用不易堵的固定阀或筛孔，并采用悬挂型降液管设计，液体出口直接向下流动，不存在缓流区，抗堵性能更为突出；因此处理能力大、抗堵性能好而塔板效率高于普通塔板的DJ-5和DJ-2型塔板对丁二烯系统非常合适。丁二烯精馏塔改造实例名称用户单位塔径mm塔板数量内件形式使用情况丁二烯回收塔中石油独山子石化公司80