CN203569037U - 一种分馏塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了石油炼制行业的一种用于油品分离的分馏塔，以解决现有分馏塔因分馏段填料的高度较高而使分馏塔的高度偏高、材料消耗多、全塔压降偏高以及洗涤部分所设槽式液体分布器的水平度要求高、安装复杂等问题。本实用新型在进料部分设有气体分布器(1)。分馏部分设有3～4个分馏段，每个分馏段自上而下设有液体分布器、分馏段填料(5)和集油箱(6)；液体分布器为设有单向喷头(8)的喷淋式液体分布器(3)，分馏段填料的高度为600～1000毫米。洗涤部分仅设置设有单向喷头或双向喷头的喷淋式液体分布器。本实用新型主要用作石油炼制行业的减压分馏塔、常压分馏塔、催化裂化分馏塔或焦化分馏塔等。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油炼制行业的一种用于油品分离的分馏塔。
背景技术
目前石油炼制行业常用的用于油品分离的分馏塔(例如减压分馏塔)，包括筒体和塔内件，自下而上分为进料部分、洗涤部分、分馏部分。进料部分设有气体分布器，洗涤部分设有槽式液体分布器和位于槽式液体分布器下方的洗涤段填料(一般为波纹板填料)。分馏部分设有多个(通常为3～4个)分馏段，每个分馏段自上而下设有液体分布器(通常为槽式或喷淋式液体分布器)、分馏段填料和集油箱。所述分馏塔存在的主要问题是：(1)每个分馏段中分馏段填料的高度较高(一般在2米以上)，使分馏塔的高度偏高，造成分馏塔的材料消耗多、投资偏大，还使分馏塔的全塔压降偏高。(2)洗涤部分所设槽式液体分布器的水平度要求高、安装复杂、占用的空间高度高而且材料消耗多。设置洗涤段填料增加了材料消耗以及安装洗涤段填料的工作量。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种分馏塔，以解决现有分馏塔因分馏段填料的高度较高而使分馏塔的高度偏高、材料消耗多、全塔压降偏高以及洗涤部分所设槽式液体分布器的水平度要求高、安装复杂等问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种分馏塔，包括筒体和塔内件，自下而上分为进料部分、洗涤部分、分馏部分，进料部分设有气体分布器，分馏部分设有3～4个分馏段，每个分馏段自上而下设有液体分布器、分馏段填料和集油箱，其特征在于：每个分馏段所设的液体分布器为设有单向喷头的喷淋式液体分布器，分馏段填料的高度为600～1000毫米，洗涤部分仅设置设有单向喷头或双向喷头的喷淋式液体分布器。
本实用新型主要用作石油炼制行业的减压分馏塔、常压分馏塔、催化裂化分馏塔或焦化分馏塔等。与现有技术相比，采用本实用新型具有如下的有益效果：(1)分馏部分的每个分馏段所设的分馏段填料的高度为600～1000毫米，仅大约为现有分馏塔分馏段填料高度的三分之一至二分之一。这就使分馏塔的高度比较低，并且材料消耗较少、投资较低；全塔压降也较低，有利于减少能耗。(2)洗涤部分仅设置设有单向喷头或双向喷头的喷淋式液体分布器，不设置洗涤段填料；这样就没有槽式液体分布器存在的问题，也没有洗涤段填料的材料消耗及其安装方面的问题。
本实用新型用作减压分馏塔时，可以降低炼油行业中规定的减压分馏塔塔底减压渣油中轻组分(如小于500℃馏分或小于538℃馏分)的含量、提高拔出率、实现油品组合的最大效益。在加工高硫高酸原油时，对减压分馏塔筒体和塔内件材料的防腐蚀性能要求极为苛刻，材料价格昂贵。采用本实用新型的方案，可以减少减压分馏塔的材料消耗、大幅减少投资、有效地降低成本。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。
附图说明
图1是本实用新型的一种分馏塔的结构示意图。
图2是本实用新型的另一种分馏塔的结构示意图。
图3是本实用新型使用的一种喷淋式液体分布器的俯视图。
图4是设于喷淋式液体分布器上的一种单向喷头的结构示意图。
图5是设于喷淋式液体分布器上的一种双向喷头的结构示意图。
图6是图1和图2中集油箱的放大详图。
图1至图6中，相同附图标记表示相同的技术特征。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的一种分馏塔，包括筒体10和塔内件，自下而上分为进料部分、洗涤部分、分馏部分。进料部分设有气体分布器1，气体分布器1使用常用的气体分布器，如双列叶片式、切向式等。分馏部分设有3～4个分馏段(图1所示的是设有3个分馏段)，每个分馏段自上而下设有液体分布器、分馏段填料5和集油箱6。分馏塔的顶部设有气体出口管11，底部设有塔底浆液抽出管4。分馏塔的塔内件，指的是气体分布器1、液体分布器、集油箱6、分馏段填料5等。
本实用新型，每个分馏段所设的液体分布器为设有单向喷头8的喷淋式液体分布器3，分馏段填料5的高度h为600～1000毫米。分馏段填料5为现有常用的规整填料(例如Mellapak规整填料)；安装时需要使用支撑件、压条等，详细说明及附图省略。分馏段所设的喷淋式液体分布器3最好是使用CN201454359U所述的液体喷淋分布设备。参见图3(图3相当于图1和图2所示分馏段所设喷淋式液体分布器3的俯视图顺时针旋转90度而得到的视图)，它包括进料主管31、分布支管32和液体喷头。分布支管32与进料主管31连接，液体喷头与分布支管32和进料主管31连接。所设的液体喷头即为单向喷头8。参见图4，该单向喷头8设有喷头堵头84、喷头腔体82、进料直管81和喷出孔83。喷头腔体82为双抛物线形、圆柱形或倒锥形，喷出孔83呈喇叭广角形。所述的双抛物线形喷头腔体82(如图4所示)，是指喷头腔体82为抛物线以喷头腔体82的轴心线为旋转轴旋转所围成的抛物线旋转体形，其侧壁在通过喷头腔体82轴心线的垂直平面上的形状为两条抛物线。所述的倒锥形喷头腔体82，是指喷头腔体82为倒置的截头圆锥形。对于非圆柱形的喷头腔体82，其直径是指最小处的直径。参见图4，进料直管81位于喷头腔体82一侧并与喷头腔体82连通，其轴线与喷头腔体82的轴线垂直。单向喷头8之间的排列方式为三角形排列或菱形排列。所述单向喷头8的喷淋面积大(可达1.5～2平方米)、均布效果好；与其性能相近的其它单向液体喷头也可以使用。上述液体喷淋分布设备(包括单向喷头8)结构和操作过程的说明，详见CN201454359U。每个分馏段所设的喷淋式液体分布器3可以根据喷淋液体33的流量和分馏塔筒体10的横截面积，调整单向喷头8的数量、尺寸大小，使喷淋出的液体能够将相应喷淋式液体分布器3所处位置的分馏塔筒体10的水平截面覆盖。
分馏段所设的集油箱6可以使用现有的集油箱(例如圆筒式集油箱)，最好是使用CN202642532U所述的集液箱。参见图6，集油箱6主要设有上部分支集液槽61、中部分支集液槽62和底部汇总集液槽63。分支集液槽为层状排列，上部分支集液槽61排为一层、中部分支集液槽62排为一层。每层内的分支集液槽之间留有间隙，上部分支集液槽61和中部分支集液槽62层间留有间隙。上部分支集液槽61和中部分支集液槽62通过支撑件连接，各分支集液槽靠近分馏塔筒体10的一端与筒体10连接，中部分支集液槽62的一端与底部汇总集液槽63连接。底部汇总集液槽63连接有抽出管7。抽出管7在本实用新型的分馏塔中用作侧线产品抽出管，每个集油箱6可根据侧线产品的多少设置一根或多根抽出管7。相对于现有的圆筒式集油箱，CN202642532U所述的集液箱可以使流过的气体分布得更加均匀，从而保证气液之间充分有效地接触，增强气液传质效果。
本实用新型的分馏塔，在洗涤部分仅设置设有单向喷头8或双向喷头9的喷淋式液体分布器3，不设置洗涤段填料。图1所示的分馏塔，洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3(设有单向喷头8)与分馏段所设的喷淋式液体分布器3(包括单向喷头8)相同。图2所示本实用新型另一种分馏塔与图1所示分馏塔的区别是，洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3上设置的是CN201702049U所述的双向喷头9。参见图5，双向喷头9设有进料管93、壳体95，壳体95内设有圆柱形内腔92。进料管93与圆柱形内腔92之间设有连接流道94，圆柱形内腔92的两端设有广角喇叭形出口91。所述双向喷头9的喷淋面积大(可达4～6平方米)、均布效果好；与其性能相近的其它双向液体喷头也可以使用。上述双向喷头9的结构和操作过程的说明，详见CN201702049U。双向喷头9可按与单向喷头8相同的方式连接于CN201454359U所述的分布支管和进料主管上，组成设有双向喷头的喷淋式液体分布器3(将本实用新型图3中的单向喷头8换成双向喷头9即可)；详图省略。本实用新型分馏塔的洗涤部分可以设置1个喷淋式液体分布器3(如图1、图2所示)，也可以上下设置2个以上的喷淋式液体分布器(图略)。洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3可以根据喷淋液体33的流量和分馏塔筒体10的横截面积，调整单向喷头8或双向喷头9的数量、尺寸大小，使喷淋出的液体能够将所述喷淋式液体分布器3所处位置的分馏塔筒体10的水平截面覆盖(当使用双向喷头9时形成上下两层液体覆盖)。
本实用新型喷淋式液体分布器3使用CN201454359U或CN201702049U所述的单向喷头或双向喷头，是因为其结构比较简单、易于制造、占用的空间高度低，有利于降低分馏塔的高度和全塔压降。单向喷头8和双向喷头9均不易被固体颗粒堵塞，可以延长设备使用寿命和检修周期。由于每个单向喷头8和双向喷头9喷淋出的液体分布均匀，呈微小液滴，所以能够增加气液接触机会、增强气液传质效果或增强对油气所含固体颗粒的清洗效果。洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3上使用双向喷头9，能够为降低侧线产品中的重金属和残炭含量、改善产品质量提供更加可靠而有效的保证。
下面以图1所示的分馏塔用作减压分馏塔为例说明使用该分馏塔的减压蒸馏方法。含有固体颗粒[重金属(如Ni、V)和残炭颗粒等]的油气20由气体分布器1的入口2进入气体分布器1，经气体分布器1均匀分布后上升，进入洗涤部分进行洗涤。喷淋液体33从喷淋式液体分布器3的入口30进入洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3，经进料主管31、分布支管32，由单向喷头8向下均匀喷出。含有固体颗粒的油气向上逆流通过单向喷头8向下喷淋出的液体时，其携带的固体颗粒被清洗下来。在洗涤过程中，单向喷头8向下喷淋出的液体与上升的含有固体颗粒的油气同时还进行气液传热和传质。上升油气中挥发度低的重组分降温、冷却后成为液体，与经过气液传热和传质后分离出挥发度高的轻组分的喷淋液体一起携带着被清洗下来的固体颗粒下行降落至塔底，成为塔底浆液40(塔底浆液40即减压渣油；塔底浆液40最后由塔底浆液抽出管4排出)；喷淋液体中挥发度高的轻组分被加热后成为气相流，与经过气液传热和传质后分离出挥发度低的重组分的上升油气一起上升。上述的洗涤过程，可以防止油气携带着大部分固体颗粒上逸，从而降低侧线产品的重金属和残炭含量，提升侧线产品的质量，为下游装置提供更优质的原料。
经过洗涤的油气(含有洗涤部分喷淋液体中挥发度高的轻组分)继续上行，自下而上经过分馏部分的各分馏段。在各分馏段中，油气首先向上通过集油箱6各分支集液槽之间的间隙(如图6中的曲线箭头所示)均匀分布，再进入分馏段填料5。喷淋液体33从喷淋式液体分布器3的入口30进入各分馏段所设的各喷淋式液体分布器3，经进料主管31、分布支管32，由单向喷头8向下均匀喷出，进入分馏段填料5。在分馏段填料5内，喷淋液体与油气逆流接触进行气液传热和传质。之后，油气从分馏段填料5的顶部流出继续上升，逆流通过单向喷头8向下喷淋出的液体层，继续与喷淋液体进行气液传热和传质。在上述分馏段所进行的气液传热和传质过程中，上升油气中挥发度低的重组分降温、冷却后成为液体，与经过气液传热和传质后分离出挥发度高的轻组分的喷淋液体一起无缝隙地落入集油箱6的上部分支集液槽61、中部分支集液槽62以及底部汇总集液槽63中；然后上部分支集液槽61、中部分支集液槽62中的液体不断汇流，最后汇流积聚到底部汇总集液槽63中。上述液体产物作为侧线产品从分馏塔的侧线产品抽出管(各分馏段中集油箱6的抽出管7)抽出。在上述的气液传热和传质过程中，喷淋液体中挥发度高的轻组分被加热后成为气相流，与经过气液传热和传质后分离出挥发度低的重组分的上升油气一起上升，最后作为气体产品从分馏塔顶部的气体出口管11抽出。
本实用新型的分馏塔当分馏部分设有3～4个分馏段时，最终将抽出3～4种不同馏程的侧线产品。图1和图2所示的分馏塔，分馏部分均设有3个分馏段，均抽出3种不同馏程的侧线产品。其中从最上面的一个分馏段抽出的侧线产品为减压一线。进入各分馏段所设各喷淋式液体分布器3中的喷淋液体33，为从各相应分馏段的侧线产品中抽出的一部分(作为返回分馏塔的中段回流)；进入洗涤部分所设喷淋式液体分布器3中的喷淋液体33，为从最下面一个分馏段的侧线产品中另外抽出的一部分(作为返回分馏塔的洗涤油)。
在上述各分馏段所进行的气液传热和传质过程中，上升的油气与分馏段所设的喷淋式液体分布器3上的单向喷头8向下喷淋出的液体逆流接触进行气液传热和传质的同时，所述油气携带的少量固体颗粒可以被所述的喷淋液体再次清洗，使油气携带的固体颗粒含量不断减少。
图2所示本实用新型另一种分馏塔用作减压分馏塔的操作过程与上述图1所示分馏塔操作过程的区别是，洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3上的双向喷头9同时向上方和下方喷淋出两层液体；含有固体颗粒的油气20经气体分布器1均匀分布后上升，在洗涤部分通过这两层液体进行洗涤并进行气液传热和传质，效果更好。
本实用新型分馏塔采用优选实施方式时(分馏段所设的喷淋式液体分布器3使用CN201454359U所述的单向喷头、洗涤部分所设的喷淋式液体分布器3使用CN201454359U所述的单向喷头或CN201702049U所述的双向喷头、分馏段所设的集油箱6使用CN202642532U所述的集液箱)，在同等条件下与现有使用填料的分馏塔相比，塔的高度一般可以降低30％以上，全塔压降一般可以减少5％以上。除所述的全塔压降以外，本实用新型分馏塔其它的主要操作条件与现有使用填料的常规分馏塔基本相同，说明从略。
Claims (3)
1.一种分馏塔，包括筒体(10)和塔内件，自下而上分为进料部分、洗涤部分、分馏部分，进料部分设有气体分布器(1)，分馏部分设有3～4个分馏段，每个分馏段自上而下设有液体分布器、分馏段填料(5)和集油箱(6)，其特征在于：每个分馏段所设的液体分布器为设有单向喷头(8)的喷淋式液体分布器(3)，分馏段填料(5)的高度为600～1000毫米，洗涤部分仅设置设有单向喷头(8)或双向喷头(9)的喷淋式液体分布器(3)。
2.根据权利要求1所述的分馏塔，其特征在于：所述的单向喷头(8)设有喷头堵头(84)、喷头腔体(82)、进料直管(81)和喷出孔(83)，喷出孔(83)呈喇叭广角形，进料直管(81)位于喷头腔体(82)一侧并与喷头腔体(82)连通，其轴线与喷头腔体(82)的轴线垂直，所述的双向喷头(9)设有进料管(93)、壳体(95)，壳体(95)内设有圆柱形内腔(92)，进料管(93)与圆柱形内腔(92)之间设有连接流道(94)，圆柱形内腔(92)的两端设有广角喇叭形出口(91)。
3.根据权利要求1或2所述的分馏塔，其特征在于：所述的集油箱(6)设有上部分支集液槽(61)、中部分支集液槽(62)和底部汇总集液槽(63)，分支集液槽为层状排列，上部分支集液槽(61)排为一层、中部分支集液槽(62)排为一层，每层内的分支集液槽之间留有间隙，上部分支集液槽(61)和中部分支集液槽(62)层间留有间隙，上部分支集液槽(61)和中部分支集液槽(62)通过支撑件连接，中部分支集液槽(62)的一端与底部汇总集液槽(63)连接，底部汇总集液槽(63)连接有抽出管(7)。
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