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膜喷无返混塔板在石油炼化胺液再生塔中的应用

2016-12-1 16:10| 发布者: 展瑞| 评论: 0|来自: 创举科技

摘要: 化工707新闻网讯:一 前言气体在脱硫过程中通常采用醇胺类物质吸收H2S气体。常用的有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)。吸收H2S后的胺液为富胺液,加热再生(即脱除H2 ...

化工707新闻网讯:

 前言

气体在脱硫过程中通常采用醇胺类物质吸收H2S气体。常用的有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)。吸收H2S后的胺液为富胺液,加热再生(即脱除H2S)后的胺液为贫胺液。

再生塔属于加热汽提塔,胺液在蒸汽加热的情况下蒸发反应分解,酸性气体从胺液中分解出来,达到再生的目的。胺液为有机胺溶液,属于易发泡物系,随着设备运行时间的增加,有机胺溶液中的杂质含量逐渐累积,改变了溶液的表面张力、弹性和黏度等,再加上环境温度变化的影响,使得胺液再生塔内不定期出现严重发泡、拦液、雾沫夹带等不正常现象。

拦液又称为带液或液泛,在气液接触过程中产生大量的气泡,这些气泡的稳定存在使得气液混合物体积成倍增加,液体流动严重受阻,导致塔板和降液系统液体大量累积,塔压降大幅提高、雾沫夹带严重。

 膜喷射无返混塔板(MP)技术特点

膜喷射无返混塔板(MP)为天津市创举科技有限公司系列喷射态塔板技术,已获得国家发明专利(专利号:200910067917.2)。该塔板通过液膜喷射、V型分离等技术,使得塔板具有无返混、无浓度梯度、高传质效率、阻力降低、抗堵性强、适用范围广等特点。

1) 无返混、无浓度梯度。以往各种型式的塔板,在传质过程中均存在不同程度的返混,且会在塔板的流动方向上形成浓度梯度,无论是返混还是浓度梯度均会降低传质平衡推动力,从而影响塔板效率。MP塔板采用了集液导出装置,可实现塔板上各点无返混、无浓度梯度,使传质过程均保持在高推动力下进行。

2) 高传质效率。MP塔板采用喷射态传质,由于采用特殊的喷射方式,可进一步提高液相分散程度,使液滴更多,液相表面积更大,传递速率更高;同时,无返混、无浓度梯度使得传质过程均保持在高推动力下进行,也大大提高了传质效率。故塔板层数减少,降低投资。

3) 阻力降低。塔板的特殊结构使得气相与液相接触无需穿越塔板液层,而是形成对液体膜的喷射,塔板阻力大幅度降低;并利用喷嘴雾化的原理,通过控制喷嘴处的液层高度实现塔板的低阻力降。

4) 抗堵性强。塔板在结构设计上基本没有可堵塞的部件,在喷嘴处气速较高,不易形成堵塞,对于有悬浮颗粒的物系,抗堵持续时间长,为易堵物系的传质分离开辟了新途径。

5) 适用范围广。对于阻力降较低的减压蒸馏和低压吸收也有很好的适应性,对于带有较高热效应的(塔盘上需要布有冷却装置(即冷却盘管等))吸收操作,冷却装置易于排布,且冷却面积可加大。

 胺液再生塔改造项目分析

1、胺液再生塔改造前存在问题

中石化齐鲁石化炼油厂连续催化重整工段胺液再生塔C-604,原设计供加氢裂化高压脱硫塔、低分气脱硫塔、干气脱硫塔和液化气脱硫塔四塔的胺液再生,原处理量为170 t/h2010年,开始供三加氢高压脱硫塔和干气脱硫塔胺液再生,胺液总循环量增加到200~220t/h,塔顶酸性气量由2000m3/h增加到4800m3/h

当胺液循环量在210t/h时,胺液再生塔C-604便出现拦液及带液的现象,表现为塔顶、塔底压差在操作中时常突然上升,气体无法通过,塔顶压力下降,塔底压力上升,同时液体被托住,无法落到塔底,从而气体积聚,压力进一步升高,液体无法下落,气体无法上升,此时塔底液位急剧下降、压力急剧上升,顶部却没有气体流过,积聚到临界点(塔底压力和塔顶压力差最高达到72kPa),气体冲破液柱,将大量液体带入回流罐,回流罐液位瞬间充满,而塔中此时上下已经畅通,塔盘上液体下落,塔底液位也迅速充满。

胺液再生塔C-604出现的拦液及带液现象,使得塔板效率及整塔效率均大幅降低,导致一系列问题的产生:

①富胺液再生效果变差,即再生后的贫胺液不达标,进而直接影响脱硫效果及脱硫产品指标。

②胺液被夹带到气体中,进入后续工段,既加大了胺液的损耗,又影响了后部硫磺装置的操作。

③塔底再沸器蒸汽消耗加大,能耗增加。

④处理能力及生产能力受限。

2、胺液再生塔及原浮阀塔板规格参数

胺液再生塔(C604)设备规格:Φ2800×37500,共有29层浮阀塔板,溢流形式是双溢流。塔内件参数见表1

说明:以下两表中的A B C D E F”代表因堰长不同、开孔率不同、板间距不同、双溢流两侧降液或中间降液不同而造成的不同种类的塔板。

内件尺寸型号(25层为进料板,从下往上编号)

3、改造方案

采用专业化工流程模拟软件建立数学模型,模拟胺液再生工艺,具体参数如下:富胺液总进料量为210t/h,其中MDEA35%w),H2S3.5%w),H2O61.5%w),塔顶操作压力为0.07~0.085MPa,进料温度为95 ℃。在模拟结果的基础上,采用专业浮阀塔板水力学计算软件对胺液再生塔(C-604)提馏段的原浮阀塔板进行水力学计算校验,以便分析产生拦液等问题的原因。原浮阀塔板水力学结果见表3

从表3中可以看出,在进料为210t/h时,提馏段1-25层浮阀塔板在100%负荷下的喷射液泛率为80%,降液管出口速度为0.343m/s;在110%负荷下的喷射液泛率为88%,降液管出口速度为0.377m/s。表明塔和降液管特别容易液泛,与实际运行结果一致。

而原有浮阀塔盘的开孔率已达上限(开孔率为16.22%)(开孔率=开孔面积/塔板有效开孔区域面积,即塔截面积减去降液管和受液盘的面积),如果继续增加浮阀个数,会导致阀孔间距很小,加剧阀与阀之间的汽液对喷,雾沫夹带明显增加,塔盘效率急剧下降,塔盘更容易液泛。故通过增加塔盘开孔个数降低塔盘液泛率的方法是不可行的。

为解决上述问题,将其改造为板孔动能因子更大、抗发泡、传质效果更好、雾沫夹带率更低的膜喷射无返混塔板(MP),具体改造方案为:将原有29层浮阀塔板更换为膜喷射无返混塔板(MP),原降液系统的堰长保持不变,降液板最小底隙加大(将降液板底部切掉一部分,使得处理量为240t/h时的降液管出口速度为0.22m/s),堰高做适当调整。

4、改造效果

胺液再生塔(C-604201351号现场施工,513日开车调试,最大处理能力达到240t/h,至今装置运行十分平稳,单板压降一直在440Pa以下,没有发现压差增大现象,也没有出现带液问题。贫液含硫小于1.6 g/L,蒸汽消耗低于16.5 t/h,胺液质量分数达到35%以上,分离效果好,操作弹性较大,产品指标均优于设计值。

 结论

中石化齐鲁石化炼油厂连续催化重整工段胺液再生塔(C-604)全塔塔盘由原来的浮阀塔板改造为膜喷射无返混塔板(MP)后,其处理量由210t/h提高至240t/h,全塔压降比原来操作临界点时下降了57kPa,单板压降一直在440Pa以下,没有发现压差增大的现象,也没有出现带液问题,装置运行稳定;再生效果优于改造前,贫液含硫质量浓度小于1.6g/L,蒸汽消耗低于16.5t/h(低于设计值),胺液质量分数达到35%以上。

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