CN105602607B - 一种乙烯装置的复合汽油分馏塔 - Google Patents

Abstract

本发明是一种乙烯装置的复合汽油分馏塔，分馏塔内从上往下依次为汽油分离段、柴油分离段、中质油循环段、急冷油循环段和裂解气进料段；汽油分离段设有孔流‑溢流复合型槽式液体分布器和高效环矩鞍填料；柴油分离段设有热补偿式集油箱、孔流‑溢流复合型槽式液体分布器和双曲波纹塔盘；中质油循环段设有变截面变孔径管式液体分布器、双曲波纹塔盘和热补偿式集油箱；急冷油循环段设有变截面变孔径管式液体分布器和带开孔的人字挡板；裂解气进料段设有无导流板的环流进料分布器和捕液吸能器。是一种高通量、低压降、抗堵型的汽油分馏塔。具有操作弹性大、分离效果好、取热效果优及抗堵性能强等优点，保证装置的长周期稳定运行。

Description

一种乙烯装置的复合汽油分馏塔

技术领域

本发明属于化工分离设备，特别是涉及一种乙烯装置的高通量、低压降、抗堵型汽油分馏塔。

背景技术

乙烯装置是石油化工生产有机原料的基础，是石油化学工业的龙头，所以它的生产规模、产量和技术标志着一个国家的石油化学工业的发展水平。

汽油分馏塔是乙烯装置中裂解气预分馏系统的重要组成部分，其担负的主要任务是将裂解气、裂解汽油、裂解柴油及重油进行初步分离，回收急冷锅炉出口裂解气所携带的高位热能，是一个传热控制的“传热-分馏型”塔，改善气、液接触有助于改善裂解气的冷却。汽油分馏塔设计的三个重要指标是塔压降、塔顶温度和塔釜温度。

现有的汽油分馏塔一般由汽油分离段、柴油分离段、中质油循环段、急冷油循环段和裂解气进料段组成，主要存在问题有：汽油分离段的分离效率低、柴油分离段易聚、中质油循环段和急冷油循环段易堵以及全塔压降较高等问题。

汽油分离段最初选用浮阀或固阀塔盘，现为了降低压降，多选用填料。本发明提出一种高效环矩鞍填料，作为本段的传质元件，并选用分布效果好、抗堵能力强的孔流-溢流槽式液体分布器与之搭配使用，满足汽油分段高分离效率和低压降的要求。

柴油分离段一般选用浮阀、填料、固阀、波纹筛板等，相对于浮阀、固阀和填料，波纹筛板的抗堵性能更高。本发明提出一种抗堵性能更优、通量更大的双曲波纹塔盘，作为本段的传质元件。

中质油循环段通常设计为填料、固阀或波纹筛板。本发明采用一种抗堵性能更优、通量更大的双曲波纹塔盘，作为本段的传质元件。

急冷油循环段一般设计为角钢塔盘、人字挡板等。本发明采用带开孔的人字挡板，以降低全塔压降、提高传热效率和抗堵性能。

生产实践证明，在急冷油循环段取热量不足，中油循环段取热量不足或停开，塔内气、液负荷不平稳，气、液分布不够均匀，回流液不均匀时易产生聚合物。在填料中的聚合物使塔的压降增大，不仅影响油洗塔的操作，而且还将影响裂解炉系统的操作，使得裂解炉出口压力增高，从而降低裂解反应的选择性和烯烃产品的收率，加快炉管和急冷锅炉的结焦，缩短裂解炉和急冷锅炉的运转周期。

为了解决这个问题，通常采用的方法有两种，一是更换结垢堵塞的填料；二是在塔的某一部位注入配有链终止剂、金属钝化剂、分散剂和洗涤剂的混合药剂(也称阻聚剂、防垢剂)。采用这一措施可以有效地控制聚合问题，但增加了运行成本，而且助剂残留会影响产品的质量。另外，许多研究人员正在开发新型的塔板(如固定阀)、填料及气液相分布器，达到从硬件上解决这个问题，如专利CN201632085U《乙烯装置的穿流-折流复合型汽油分馏塔》中提出了穿流-折流复合型汽油分馏塔，其压降比常用的浮阀、固阀塔低，但全塔压降依然较高；此外，穿流筛板用于汽油分离段，传质效率较低；柴油直接从穿流筛板采出会出现采出量不稳定的现象，严重时将导致汽油分馏塔塔顶温度较高、塔釜温度较低，还会造成急冷水的乳化；裂解气进口的气体分布效果也有待提高。

根据汽油分馏塔实际运行过程中存在的问题，结合本课题组的相关研究成果，本发明提出一种乙烯装置的新型复合汽油分馏塔，这是一种高通量、低压降、抗堵型汽油分馏塔。通过内件的优化配置，将极大的提高装置的处理量、操作的稳定性，降低装置的能耗。

发明内容

本发明的目的在于公开一种乙烯装置的高通量、低压降、抗堵型汽油分馏塔，一种传质元件由高效填料、双曲波纹塔盘、带开孔的人字挡板复合而成的汽油分馏塔，并采用高效塔内件技术：孔流-溢流复合型槽式液体分布器、热补偿式集油箱、变截面变孔径管式液体分布器、无导流板的环流进料分布器和捕液吸能器。该汽油分馏塔具有传质传热效率高、抗堵耐用、节能降耗、处理量大等突出特点。

本发明的技术方案：一种乙烯装置的复合汽油分馏塔；分馏塔内从上往下依次为汽油分离段、柴油分离段、中质油循环段、急冷油循环段和裂解气进料段；汽油分离段设有孔流-溢流复合型槽式液体分布器和高效环矩鞍填料；柴油分离段设有热补偿式集油箱、孔流-溢流复合型槽式液体分布器和双曲波纹塔盘；中质油循环段设有变截面变孔径管式液体分布器、双曲波纹塔盘和热补偿式集油箱；急冷油循环段设有变截面变孔径管式液体分布器和带开孔的人字挡板；裂解气进料段设有无导流板的环流进料分布器和捕液吸能器。

优选汽油分离段的填料高度为3m～8m。

优选柴油分离段双曲波纹塔盘层数为2层～5层。

优选中质油循环段双曲波纹塔盘层数为5层～12层。

优选急冷油循环段人字挡板层数为6层～20层。

汽油分离段：汽油分离段需要保证一定的传质效率，实现汽柴油的分离，并防止汽油干点过高而引起急冷塔的水质乳化。所述汽油分离段设置3m～8m的新型高效环矩鞍填料，此种高效填料具有传质效率高、压降低、强度好、寿命长的优点。填料段上方设置进料分布管和孔流-溢流复合型槽式液体分布器，此种分布器的出液方式采取孔流与溢流相结合的方式，从而保证喷淋密度较小时液体分布的均匀性，同时具备较强的抗堵塞性能。孔流-溢流复合型槽式液体分布器和新型高效环矩鞍填料的配合使用，一方面提高了汽油分离段的传质效率，另一方面提高了汽油分离段的抗堵性，可延长装置的稳定运行周期。

所述的高效环矩鞍填料为本课题组之前申请提交的专利，专利号为201520996019.6，通过引用，一并引入本篇专利。

所述的孔流-溢流复合型槽式液体分布器为本课题组之前申请的发明专利，并已获得授权，专利号为CN1843568A，通过引用，一并引入本篇专利。

柴油分离段：柴油分离段是苯乙烯等易聚合的地方，因此对于柴油分离段的内件选型最关键的是抗堵性能要优。在本发明中，柴油分离段设置了热补偿式集油箱、孔流溢流槽式液体分布器和2～5层双曲波纹塔盘。热补偿式集油箱保证柴油馏分的采出可控可调，此种集油箱还有具有优良的气体分布和液体收集功能，且能够减少集液的停留时间，阻止结焦的发生。热补偿式集油箱下方设置孔流-溢流槽式液体分布器，保证液体均匀分布到双曲波纹塔盘上。双曲波纹塔盘，为一种具有自清洁功能的新型传质塔盘，具有更大的通量及操作弹性。

所述的热补偿式集油箱为本课题组之前申请的发明专利，并已获得授权，专利号为CN1864788A，通过引用，一并引入本篇专利。

所述的双曲波纹塔盘为本课题组之前的论文《新型正交波纹板流体力学性能CFD模拟》，通过引用，一并引入本篇专利。

中质油循环段：对于中质油循环段，内件的选型主要考虑的也是抗堵性能要优。中质油循环段设置具有自洁功能的双曲波纹塔盘。所述的中质油循环段包括变截面变孔径管式液体分布器(含喷头)、5～12层双曲波纹塔盘和热补偿式集油箱。变截面变孔径液体分布器(含喷头)，可以实现液体在双曲波纹塔盘上的均匀分布。中质油循环段设置双曲波纹塔盘。双曲波纹塔盘下方设置热补偿式集油箱，以利于中质油的采出；此种集油箱还具有在高温下，可以自由膨胀，保证塔器在高温操作工况下的正常运行的优点。

所述的变截面变孔径液体分布管为本课题组之前申请的发明专利，申请号为CN101581400A，通过引用，一并引入本篇专利。

所述的热补偿式集油箱为本课题组之前申请的发明专利，并已获得授权，专利号为CN1864788A，通过引用，一并引入本篇专利。

急冷油循环段：急冷油循环段变截面变孔径管式液体分布器(含喷头)和带开孔的人字挡板。急冷油循环段设置6～20层带开孔的人字挡板。带开孔的人字挡板是一种低压降、高效传热、抗堵塞设备，适用于气液高换热量、易堵塞物料大型精馏塔中。

所述的带开孔的人字挡板为本课题组之前申请的发明专利，并已获得授权，专利号为CN101549213A，通过引用，一并引入本篇专利。

裂解气进料段设置无导流板的环流进料分布器和捕液吸能器。无导流板的环流进料分布器，是一种用于大型塔器的进料分布器，其有益效果是高速气液两相流体流经无阻碍内套筒的环形通道，压降低，且有效减小振动造成的破坏；喇叭形盖板避免了气体在塔壁附近的涡旋，气体分布更加均匀。无导流板的环流进料分布器下方设置捕液吸能器。这种捕液吸能装置大幅度减小从切向环流气体分布器中流出的气体的湍动，同时气体中夹带的液滴被两级捕液吸能板捕集下来，减少夹带。

所述的一种无导流板的环流进料分布器为本课题组之前申请的发明专利，并已获得授权，专利号为CN102824817A，通过引用，一并引入本篇专利。

所述的捕液吸能器为本课题组之前申请的发明专利，并已获得授权，专利号为CN1864787A，通过引用，一并引入本篇专利。

本发明的特点：

1、与传统填料塔相比，其抗堵性能优越，可以提高装置的稳定运行周期。

2、与传统板式塔相比，其具有压降低、效率高、通量大、操作弹性大等优点，可以有效降低装置的能耗、提高装置的处理量。

3、本汽油分馏塔克服了填料塔常发生聚合物堵塞、板式塔传质效率不足以及全塔压降大等问题，具有分离效果好、取热效果优及抗堵性能强等优点，可以保证装置的长周期稳定运行。

附图说明

图1：本发明的附图。

图中：1-汽油分离段；2-柴油分离段；3-中质油循环段；4-急冷油循环段；5-裂解气进料段。

图2：孔流-溢流复合型槽式液体分布器。

图3：高效环矩鞍填料。

图4：热补偿式集油箱。

图5：双曲波纹塔盘。

图6：变截面变孔径管式液体分布器。

图7：带开孔的人字挡板。

图8：无导流板的环流进料分布器。

图9：捕液吸能器。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施方式，所述实施例是为进一步描述本发明，而不是限制本发明。

实施例1：

如图1所示，本乙烯装置的高通量、低压降、抗堵型汽油分馏塔从上往下依次为汽油分离段1、柴油分离段2、中质油循环段3、急冷油循环段4和裂解气进料段5。

汽油分离段1的回流汽油入口设置进料分布管和如图2所示的孔流-溢流复合型槽式液体分布器，以保证进料液体的均匀分布，并提高抗堵性能。分布器下方设置一段3m的如图3所示的高效环矩鞍填料。

柴油分离段2的最上部为如图4所示的热补偿式集油箱，以保证柴油的侧线采出。集油箱下部设置如图2所示的孔流-溢流复合型槽式液体分布器，以保证进料液体的均匀分布，并提高抗堵性能。分布器下方设置5层如图5所示的双曲波纹塔盘。

中质油循环段3的中质油回流口设置带喷头的如图6所示的变截面变孔径管式液体分布器以保证中质油的均匀分布。分布器下方设置12层如图5所示的双曲波纹塔盘。塔盘下方设置如图4所示的热补偿式集油箱，以保证循环中质油的采出。

急冷油循环段4设置如图6所示的变截面变孔径管式液体分布器(含喷头)和20层如图7所示的带开孔的人字挡板。

裂解气进料段5设置如图8所示的无导流板的环流进料分布器和如图9所示的捕液吸能器。

实施例2：

如图2所示，本乙烯装置的高通量、低压降、抗堵型汽油分馏塔从上往下依次为汽油分离段1、柴油分离段2、中质油循环段3、急冷油循环段4和裂解气进料段5。

汽油分离段1的回流汽油入口设置进料分布管和如图2所示的孔流-溢流复合型槽式液体分布器，以保证进料液体的均匀分布，并提高抗堵性能。分布器下方设置一段8m的如图3所示的高效环矩鞍填料。

柴油分离段2的最上部为如图4所示的热补偿式集油箱，以保证柴油的侧线采出。集油箱下部设置如图2所示的孔流-溢流复合型槽式液体分布器，以保证进料液体的均匀分布，并提高抗堵性能。分布器下方设置2层如图5所示的双曲波纹塔盘。

中质油循环段3的中质油回流口设置带喷头的如图6所示的变截面变孔径管式液体分布器以保证中质油的均匀分布。分布器下方设置5层如图5所示的双曲波纹塔盘。塔盘下方设置如图4所示的热补偿式集油箱，以保证循环中质油的采出。

急冷油循环段4设置如图6所示的变截面变孔径管式液体分布器(含喷头)和6层如图7所示的带开孔的人字挡板。

裂解气进料段5设置如图8所示的无导流板的环流进料分布器和如图9所示的捕液吸能器。

本发明提出的一种乙烯装置的复合汽油分馏塔及其各个部件在塔内的排布方式已通过实施例进行了描述。本发明专利的有益效果是针对汽油分馏塔的各段特点，优化了各段内件的选型与布置，可明显提高长周期稳定运行的技术指标，节能降耗、增效显著。

Claims (1)

1.一种乙烯装置的复合汽油分馏塔；其特征是分馏塔内从上往下依次为汽油分离段、柴油分离段、中质油循环段、急冷油循环段和裂解气进料段；汽油分离段由孔流-溢流复合型槽式液体分布器和高效环矩鞍填料组成；柴油分离段设有热补偿式集油箱、孔流-溢流复合型槽式液体分布器和双曲波纹塔盘；中质油循环段设有变截面变孔径管式液体分布器、双曲波纹塔盘和热补偿式集油箱；急冷油循环段由变截面变孔径管式液体分布器和带开孔的人字挡板组成；裂解气进料段设有无导流板的环流进料分布器和捕液吸能器；

其中，所述汽油分离段的填料高度为3m～8m；

所述柴油分离段双曲波纹塔盘层数为2层～5层；

所述中质油循环段双曲波纹塔盘层数为2层～12层；

所述急冷油循环段人字挡板层数为6层～20层。