燕化减压塔案例

1、问题的提出问题的提出n三蒸馏减压塔6400/420036772mm。1985年改造为部分网孔和Glitsch V-4型浮阀塔板。 n1990年检修时，参考它厂润滑油型减压塔改造的经验，采用了板压降很小的网孔塔板替换原来的V一4型浮阀塔板，以期通过降低塔板压降，达到提高进料段真空度，提高减压拨出率的目的。 问题的提出n改造以后，除进料段以上除第5层为集油箱外，623层共18十八层塔板均采用单溢流网孔塔板。顶部为1.7m的矩鞍环填料段，进料段以下14层园型泡帽塔板不变，全塔共计二十三层塔板，板间距同原设计为800mm。 问题的提出n该塔除了减顶循环以外，也设置了减一中和减二中两个中段循环。全塔共包

2、括减一线减四线4个主要产品，及减顶油气、过汽化油线（减五线）及减压渣油共7条产品线。减二线减四线生产润滑油基础油。 问题的提出n减压塔改造投产后，生产中出现了以下问题： n塔设备的操作弹性降低，生产稍有波动或受外界因素的干扰，侧线产品就会出现不合格的问题，大多数是三、四侧线的比色达不到指标要求；n侧线馏分油297%重迭度大，分馏精度差，普遍存在减压塔各侧线间普遍存在着4060左右的重迭；问题的提出n塔板压降未见明显减小，达不到提高减压拔出率的要求。n减二线蒸发损失较大（21.5，Noack法，250，1h），馏程宽度处于8496之间；n减四线胶质含量较高。问题的提出n对以上各问题的直观分析可以

3、认为，造成该塔操作效能不佳的主要原因是塔设备的分离能力不足的问题引起的。但同时在实际中，制约油品减压塔的操作性能的原因极为复杂，上述简单的分析不能完全、可靠地诊断出造成塔设备操作失效的真正原因。问题的提出n这需要从塔设备本身，工艺条件以及塔设备对工艺的适应性等方面进行考虑，鉴于作为当前的减压工艺以及网孔塔板技术相对成熟，生产现场大多数问题反映了现有设备对全塔工艺条件的适应能力较差，因此，要可靠地解决当前问题需要进行深入、细致地进行塔设备分析。减压塔的设备操作分析减压塔的设备操作分析1. 减顶填料段对操作的影响分析减顶填料段对操作的影响分析n 塔顶填料段的操作标志着塔顶换热效果，将会直接减顶油、

4、气的油品馏程以及减顶抽真空系统的气相负荷。一旦冬季操作出现塔顶冷却设备出现结蜡现象，则表明塔顶填料段的换热效果差，否则若一旦表明减一线馏程太轻，造成减一中取热量太大的问题，则也可能是塔顶填料段传热和传质操作效果差而进行的生产调整。减压塔的设备操作分析减压塔的设备操作分析n如果塔顶压力稳定控制难度较大，则可能的原因是减顶管线结蜡、减压炉裂解严重、常压塔操作效果差等问题引起的。n当前减压生产表明，减顶塔段的操作条件较为理想，减顶油的量仅为50kg/h, 减顶温度、压力控制以及减顶循环的量也较为理想，不存在不正常生产问题。 减压塔的设备操作分析减压塔的设备操作分析2. 减底汽提塔板对操作的影响分析减

5、底汽提塔板对操作的影响分析 塔底汽提段主要影响减压塔的总拔出率。一塔底汽提段主要影响减压塔的总拔出率。一旦开减五线（过汽化油）线，减底油馏程仍旦开减五线（过汽化油）线，减底油馏程仍然变轻，则表明汽提蒸气量太小。若经验表然变轻，则表明汽提蒸气量太小。若经验表明汽提蒸气量已经很大了，减底油馏程仍然明汽提蒸气量已经很大了，减底油馏程仍然很轻，则表明现有减底的泡罩塔板操作失效。很轻，则表明现有减底的泡罩塔板操作失效。 减压塔的设备操作分析减压塔的设备操作分析n减底汽提段仅影响总拔出率，不会对整个减压塔造成严重的影响，但过大的塔底汽提蒸气量将大幅度增加塔设备的气相负荷，引起雾沫夹带增加，产品的干点增加。

6、n从当前生产情况而言，减底油汽提段无论是操作稳定性、汽提蒸汽用量等因素来看，未见有对全塔产品质量造成影响的因素存在，因此可以认为减底填料段的操作效果是可靠的。减压塔的设备操作分析减压塔的设备操作分析n 623#网孔塔板是影响减压塔操作效果的主要的塔内件，其操作性能直接影响着减压塔的产品质量和收率。n因此，623层网孔塔板的操作性能不佳是造成三蒸馏减压塔分离效果不佳的主要问题。n要深入分析该问题，需要对网孔塔板进行评价。网孔塔板的评价1 网孔塔板；网孔塔板；2 挡沫板；挡沫板；3 入口堰；入口堰；4 降液管降液管 网孔塔板的评价n与浮阀塔板相比，网孔塔板的良好操作性能：n处理能力提高30%，塔板

7、压降可降低3040%，塔板效率基本相当；n液滴喷射方向不断发生90改变，气液接触更密切，相继表面更新激烈，延长了液流路程，增加了气液接触时间，提高了气液传质和传热效果；网孔塔板的评价n挡沫板充分利用了塔内空间，减小了雾沫夹带，并增加了有效传质区；n塔板开口方向的不断变化以及挡沫板的存在，限制了液滴的射程，改善了气液接触情况，基本上消除了塔板上的水力梯度，也减小了塔板上液体的返混程度；n由于孔速较高，具有自清洗作用，防止了塔板阻塞和结焦；n塔板重量轻，钢材用量小，加工方便，维修容易。 网孔塔板的评价 1977年，FRI（美国精馏研究公司）受VEB 公司的Karl-Marx-Stadt（专利设计人

8、）的委托，对该塔板进行了一个塔板结构的专利塔内件测试9。但由于该测试报告未见公开，也未见对网孔塔板设计模型的公开的评价报导。网孔塔板的评价 FRI所测试的网孔塔板结构与国内结构完全相同。1977年，FRI在1.65atm压力下采用环己烷/正庚烷和11.34atm的正丁烷/异丁烷两个体系进行了一个塔板结构的测试。鉴于VEB公司并未要求FRI进行减压体系的测试，这一意义上讲，网孔塔板并非针对减压体系开发的。网孔塔板的评价 FRI在其2.4m的低压塔设备上，采用1.65atm压力的环己烷/正庚烷和11.34 atm 的正丁烷/异丁烷两个体系进行了 一个塔板结构的测试。 网孔塔板的评价网孔塔板的评价网

9、孔塔板的评价n板上无液封，严重泄漏；n泄漏严重，喷射高度极低；n在塔板入口方向一半塔板上，观察到液体流动，塔两侧的视窗可以明显地看到塔内机械结构；在另一半塔板上，观察380mm左右的喷射高度，气流明显地由试验板出口方向向上一层试验板出口方向流动，很少的液体击打在挡沫板，塔板入口有中度泄漏；网孔塔板的评价n在塔板入口方向一半塔板上，观察到液体流动，塔两侧的视窗可以明显地看到塔内机械结构；在另一半塔板上，观察380mm左右的喷射高度，气流明显地由试验板出口方向向上一层试验板出口方向流动。塔板入口有少量的泄漏；n在塔板出口部分喷射高度接近塔板间距；n在塔板出口部分喷射高度接近塔板间距，在塔板入口部分

10、挡沫板汽液剧烈的接触、湍动。n板间喷射高度达到450mm,完全达到喷射液泛。网孔塔板的评价网孔塔板的评价FH=5.83 pa0.5FH=7.84 pa0.5FH=9.72 pa0.5L=46.54 m3/hr.mL=61.81 m3/hr.mL=76.95 m3/hr.m1）严重泄漏）严重泄漏2）较严重泄漏）较严重泄漏3）较严重泄漏）较严重泄漏网孔塔板的评价FH=11.72 pa0.5FH=13.54 pa0.5FH=15.25 pa0.5L=92.34 m3/hr.mL=106.74 m3/hr.mL=122.00 m3/hr.m4）正常操作）正常操作5）正常操作）正常操作6）正常操作）正常

11、操作网孔塔板的评价 FH=16.88 pa0.5FH=17.88 pa0.5L=134.66 m3/hr.mL=143.35m3/hr.m7）正常操作）正常操作8）初始液泛）初始液泛网孔塔板的评价n试验严重泄漏；n全板中等到严重泄漏，大约100mm的喷射高度；n全板中等严重泄漏，大约100mm的喷射高度；n塔板上大部分液体在挡沫板下流动，喷射高度200mm，塔板出口有中度泄漏；网孔塔板的评价n塔板上大部分液体在挡沫板下流动，喷射高度250300mm，塔板入口和出口有轻度泄漏；n塔板上大部分液体在挡沫板下流动，喷射高度300mm，塔板入口和出口有轻度泄漏；n塔板上气液接触均匀，喷射高度380mm

12、，塔板入口有轻度泄漏；n塔板上气液接触均匀，喷射高度450mm，即将达到初始液泛。网孔塔板的评价n网孔塔板是一种设计优良的喷射类板型。按照FRI的研究，板间距450mm的条件下，其液泛上限在孔动能因数30pa0.5,并且具有相当大的操作弹性范围。但由于网孔塔板不设出口堰，在FRI常压塔实验中塔板效率较低，但在加压体系中FRI测试的塔板效率较高。由于FRI未进行减压测试，故对减压操作的塔板效率难以评价。不过从传质理论上分析，由于减压体系的粘度较正庚烷/环己烷体系高，其在减压体系的传质效率不可能较当前常压体系更高。按照FRI数据估计，网孔塔板在油品减压操作体系的传质效率不会超过5060%范围。 网

13、孔塔板的评价n网孔塔板是一种喷射类的塔板，要求的操作速度较高，因此采用常规构型，塔板压降必然很高，去掉塔板出口堰，是降低塔板压降的策略，但带来的问题是传质效率降低。n由以上结果也可以看出，网孔塔板用于减压的操作弹性极低，而用于常压和加压体系，塔板的弹性范围将极为宽广，塔板效率随操作气速的增加而增加。但在减压体系中应用，无论采用何种技术策略，在低的塔板压降下，其传质效率低，操作弹性小的问题是无法改变的。因此网孔塔板是一种优良的常压、加压塔板，而非优良的减压塔板。网孔塔板的评价n通过应用FRI直径2.4m塔设备数据的试验结果对网孔塔板进行的评价，我们可以发现，n在原油减压体系中应用网孔塔板，其操作

14、弹性范围极窄，塔板效率较低；n由2.4m常压塔的操作特性可以推断，在6.4 m的网孔减压塔中，所需要的设计气速更高，操作效率更低！网孔塔板的评价n因此，三蒸馏减压塔采用网孔塔板其分离性能和操作性能极低，这也就是为什么该该塔产品质量差的原因之一。工艺设备并行模拟n工艺设计中仅考虑了全塔压降线性分布：n对于常压、加压操作的塔设备，取每板平均压降为46mmHg；n对于减压操作，取每板平均压降为22.5 mmHg；n工艺设计中未考虑雾沫夹带、泄漏和降液管气体夹带等塔内纵向返混因素；工艺设计未考虑设备操作的特征！操作压力的影响n在小于1atm的操作压力下，n塔内气相负荷随着压力的降低而大幅度增加；n全塔

15、一个小的压力波动，都会引起塔内气相负荷较大的变化；n在大于1atm的操作压力下，n压力对塔内气相负荷的影响可以忽略；塔板操作气速与压降的关系22GHLCLuPgh操作压力的影响n当塔板的开孔和工艺的液相负荷确定后，减压操作的塔设备在规定的每板压降的条件下，模拟出的操作气速进行的塔设备设计经常性地不符合操作气速；n板压降取值较低，模拟的气相负荷高，塔板开孔设计较大。n板压降的取值较高，模拟的气相负荷偏低，塔板的开孔设计较低。雾沫夹带和泄漏的影响n由于减压塔的大气相负荷、低液相负荷的特点使其极易操作于喷溅状态。但是对于板式塔而言，喷溅状态下操作的塔设备容易引起较大的雾沫夹带，从而引起塔内液相负荷的

16、增加。鉴于一般减压塔板的操作弹性较小，设计不适宜和操作条件的变化也可能引起塔内泄漏。泄漏将引起塔板上液相负荷变小。雾沫夹带和泄漏的影响n由于减压塔的液相负荷相对较小，对于正常操作的塔板，雾沫夹带和泄漏量也相对较小，对液相负荷的总体影响较小，同时由于当前缺乏可靠的雾沫夹带模型和泄漏预测模型，对于塔设备的工程设计和操作故障诊断而言，细致考察液相负荷对于总体来讲无太大意义。但应当注意，泄漏状态下操作的塔板，塔板效率较低，引起塔内分离效果降低，产品重迭严重。 雾沫夹带和泄漏的影响n一旦操作表明全塔压降远低于设计值，并且塔顶压力难以控制，则应该考虑到塔内发生了泄漏。雾沫夹带将影响产品的色度、残炭等指标，

17、同时也影响侧线产品的干点。在实际设计中如何消除或降低雾沫夹带对于减压操作而言极为重要。工艺设备并行模拟n董玉萍采用工艺设备一体集成的策略，开发了经验法油品分馏塔工艺计算软件-ADDS 1.0。对于板式塔该软件考虑的压降，雾沫夹带和泄漏对工艺负荷的影响；对于填料塔，考虑了压降对工艺负荷的影响，籍此可对油品分馏塔进行“真实”的模拟计算。可靠地反映了塔内汽液负荷的变化。工艺设备并行模拟n采用该软件对燕化公司化工三厂合成润滑油减压塔V4型浮阀塔板扩孔改造进行了指导，最终使得改造获得了成功。 工艺设备并行模拟工艺设备并行模拟工艺设备并行模拟n由图可以看出，并行模拟的塔内汽液负荷较常规模拟的低，其原因是常

18、规模拟选用的单板压降偏大所至。n经验法是一种核算型算法，不能考察产品质量的变化，而只能考察塔内的汽液负荷变化，用于塔设备设计具有简单、可靠的特点。工艺设备并行模拟工艺设备并行模拟工艺设备并行模拟工艺设备并行模拟工艺设备并行模拟n尽管用FRI数据无法评价现有设计模型的可靠性，但通过并行模拟和非并行模拟的负荷，可以计算出塔内各理论板的雾沫夹带，来定性说明现有塔设备操作存在的问题 工艺设备并行模拟n由图中数据可以看出，常规模拟计算出全塔雾沫夹带是完全不超过10%的要求的，但并行模拟计算结果却发现进料上以上4层塔板的雾沫夹带完全超过100%的喷射液泛线，这表明了这4层塔板是接近于喷射液泛状态。 工艺设备并行模拟n达到喷射液泛的塔板是不能正常操作的！而实际表明塔设备是可以操作的，这表明现有网孔塔板的雾沫夹带预测关联是不适宜的，