DJ塔盤在乙烯裝置改造中的應(yīng)用

高效大通量DJ系列塔板

在乙烯裝置中的應(yīng)用

姚克儉浙江工業(yè)大學(xué)2011.6.15一、概述1、我國乙烯產(chǎn)能步入高速擴(kuò)張軌道

２０１１年，我國將新增乙烯產(chǎn)能１８１萬噸／年。撫順石化８０萬噸／年裂解裝置將于年上半年投產(chǎn)，四川石化８０萬噸／年裂解裝置將于年底投產(chǎn)，蘭州石化將在年內(nèi)將裂解裝置產(chǎn)能從７１萬噸／年擴(kuò)至９２萬噸／年。２０１３年，我國將新增２４０萬噸／年乙烯產(chǎn)能，包括武漢石化８０萬噸／年新建裂解裝置，大慶石化將乙烯產(chǎn)能從６０萬噸／年擴(kuò)至１２０萬噸／年等。另一個(gè)主要的乙烯潛在項(xiàng)目是神華集團(tuán)和陶氏化學(xué)在陜西榆林投資達(dá)１００億美元的煤化工聯(lián)合體項(xiàng)目，計(jì)劃于２０１６年投產(chǎn)，將新增５０萬噸／年乙烯產(chǎn)能。２００９～２０１３年我國將新增約９００萬噸／年的乙烯產(chǎn)能，接近當(dāng)前產(chǎn)能一倍。在此輪擴(kuò)能高峰后，我國將減少對乙烯下游產(chǎn)品進(jìn)口的依賴，進(jìn)口依賴度將從０９年的４４％降至３５％－４０％。2、

中東地區(qū)油氣儲(chǔ)量豐富、產(chǎn)量高，大量的油田伴生氣和天然氣凝液為乙烯裂解提供了充足的輕烴原料。以乙烷和丙烷為主要原料的乙烯裝置生產(chǎn)成本低，使中東的乙烯工業(yè)具有很強(qiáng)的低成本競爭優(yōu)勢。2005年中東地區(qū)乙烯生產(chǎn)成本相當(dāng)于以石腦油為原料的亞洲地區(qū)成本的四分之一（以乙烯能力占中東地區(qū)59%的沙特為例，多年來其乙烷裂解的現(xiàn)金成本在100美元/噸上下波動(dòng)。2005年其乙烯生產(chǎn)成本為124美元/噸，遠(yuǎn)低于以石腦油為原料的乙烯生產(chǎn)成本）。由此產(chǎn)生和其它地區(qū)之間巨大的成本差異，足以使其生產(chǎn)的石化產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)明顯具有其它地區(qū)難以相比的競爭實(shí)力

我國從國際大局出發(fā)擬與中東海灣六國(沙特、科威特、阿聯(lián)酋、阿曼、巴林、卡塔爾)建立自由貿(mào)易區(qū)，原本就競爭力頗強(qiáng)的中東地區(qū)石油石化產(chǎn)品，將以進(jìn)口零關(guān)稅進(jìn)入中國，勢必在更大范圍和更深層次上沖擊我國石油石化市場。3、自主知識產(chǎn)權(quán)和國家戰(zhàn)略安全乙烯精餾塔改造DJ-3型塔板：保留了懸掛降液管液相處理能力大的優(yōu)點(diǎn)；增加了導(dǎo)流板和空中復(fù)合填料；不僅塔板處理能力大而且效率也高于普通浮閥塔板。乙烯精餾塔改造實(shí)例名稱用戶單位裝置能力塔徑mm塔板數(shù)量內(nèi)件形式使用情況乙烯精餾塔中石化天津聯(lián)化公司20萬噸/年2450147DJ-32001年開車，運(yùn)行正常中石油獨(dú)山子石化公司22萬噸/年2450147DJ-32002年開車，運(yùn)行正常撫順乙烯化工有限公司20萬噸/年2200127DJ-32002年開車，運(yùn)行正常中石化廣州分公司20萬噸/年2700136DJ-32003年開車，運(yùn)行正常中石油蘭州石化公司24萬噸/年2400125DJ-32003年開車，運(yùn)行正常四、丙烯精餾塔

丙烯精餾塔要求塔頂能夠生產(chǎn)聚合級丙烯單體，純度高于99.6%(mol)；丙烯、丙烷相對揮發(fā)度小，分離難度大，丙烯精餾塔采用的回流比通常達(dá)到14以上；丙烯塔的特點(diǎn)：氣液負(fù)荷都較高，對塔板氣液兩相通量的要求都較高；同時(shí)，塔內(nèi)各段氣液流動(dòng)參數(shù)都在0.2以上，汽液兩相密度差小，易形成乳化態(tài)。丙烯精餾塔改造要求降液管面積小而通過能力高，以保證足夠大的氣相通道；改造要求塔板在擴(kuò)能的前提下，保持或盡可能提高原有的分離效率；DJ-3、DJ-5型塔板處理能力大而塔板效率高于普通浮閥塔板，對這一體系非常適用。丙烯精餾塔改造實(shí)例名稱用戶單位裝置能力塔徑mm塔板數(shù)量內(nèi)件形式使用情況丙烯精餾塔中石化天津聯(lián)化公司20萬噸/年（汽提段）280054DJ-32001年開車，運(yùn)行正常20萬噸/年（精餾段）3200153DJ-32001年開車，運(yùn)行正常中石油獨(dú)山子石化公司22萬噸/年（汽提段）320095DJ-32002年開車，運(yùn)行正常22萬噸/年（精餾段）3200115DJ-32002年開車，運(yùn)行正常中石化廣州分公司20萬噸/年（汽提段）300088DJ-32003年開車，運(yùn)行正常20萬噸/年（精餾段）2800112DJ-32003年開車，運(yùn)行正常中石油蘭州石化公司24萬噸/年3000153DJ-32003年開車，運(yùn)行正常中石油獨(dú)山子石化公司22萬噸/年（精餾段）300088DJ-52004年開車，運(yùn)行正常中石化廣州分公司22萬噸/年（汽提段）300088DJ-52007年開車，運(yùn)行正常22萬噸/年（精餾段）2800112DJ-52007年開車，運(yùn)行正常中原石油化工公司（精餾段）3600127DJ-52008年開車，運(yùn)行正常五、脫甲烷塔

脫甲烷塔塔頂?shù)囊蚁┖繘Q定了該系統(tǒng)乙烯的排放量，影響乙烯收率，一般要求該指標(biāo)達(dá)到1000ppm以下；脫甲烷塔的特點(diǎn)是塔內(nèi)各段表面張力較小(<7dyn/cm)，物系屬易起泡系統(tǒng)；脫甲烷塔另一特點(diǎn)是塔內(nèi)操作液氣比極大，部分塔段氣液流動(dòng)參數(shù)甚至超過1，塔板的操作彈性往往由降液管控制。脫甲烷塔改造塔內(nèi)件通常采用板式塔或散堆填料，必須具有消泡能力，由于高壓下填料的效率會(huì)急劇下降，因此高壓脫甲烷塔一般采用板式塔；降液管能力大、具有較強(qiáng)消泡能力的MD、DJ類多降液管塔板是很好的選擇。脫甲烷塔改造實(shí)例名稱用戶單位裝置能力塔徑mm塔板數(shù)量內(nèi)件形式使用情況脫甲烷塔中石化天津聯(lián)化公司20萬噸/年1300/170068DJ-32001年開車，運(yùn)行正常中石化廣州分公司20萬噸/年1200/220062DJ-32003年開車，運(yùn)行正常撫順乙烯化工有限公司19萬噸/年1300/160074DJ-32005年開車，運(yùn)行正常六、脫乙烷塔脫乙烷塔塔釜的乙烷含量決定了丙烯精餾塔中的乙烯等的含量，一般要求該指標(biāo)達(dá)到100ppm以下；脫乙烷塔塔頂分離C2以下輕組分，因此操作壓力較高而溫度較低。脫乙烷塔改造改造要求在擴(kuò)能的同時(shí)，在塔板數(shù)不變的前提下保持或盡可能提高原有的分離效率；高壓塔各段液氣比均較大且具有乳化態(tài)的特性，要求降液管的通量特別高，尤其是塔下部，氣液流動(dòng)參數(shù)往往在0.2以上；因此選用處理能力大而塔板效率高于普通浮閥塔板的DJ-3型塔板是非常合適的。脫乙烷塔改造實(shí)例名稱用戶單位裝置能力塔徑mm塔板數(shù)量內(nèi)件形式使用情況脫乙烷塔中石化天津聯(lián)化公司20萬噸/年170060DJ-32001年開車，運(yùn)行正常中石化廣州分公司20萬噸/年180054DJ-32003年開車，運(yùn)行正常中石油蘭州石化公司24萬噸/年160057DJ-32003年開車，運(yùn)行正常撫順乙烯化工有限公司19萬噸/年160062DJ-32005年開車，運(yùn)行正常七、脫丙烷塔

氣液密度差小、降液管內(nèi)兩相處于乳化態(tài)；含有容易聚合的丁二烯，易堵；通常該塔下段采用不易堵的篩孔塔板。

脫丙烷塔改造脫丙烷塔的易堵性決定了該塔需要選擇抗堵性能良好的塔板；DJ-2型塔板和DJ-5型塔板的抗堵性能較為突出，其中DJ-5型塔板作為DJ-2型塔板的升級型號，由于采用了新型固定閥作為鼓泡元件，因此塔板效率更高；因此選用DJ-5型塔板對脫丙烷塔進(jìn)行改造非常合適。脫丙烷塔改造實(shí)例名稱用戶單位裝置能力塔徑mm塔板數(shù)量內(nèi)件形式使用情況脫丙烷塔中石化天津聯(lián)化公司20萬噸/年130042DJ-22001年開車，運(yùn)行正常中石油蘭州石化公司24萬噸/年140056DJ-52004年開車，運(yùn)行正常八、丁二烯精餾塔

該塔丁二烯含量較高，極易在塔板上方以及弓形降液管的下方轉(zhuǎn)角處緩流區(qū)形成聚合物；在降液管下方的聚合物會(huì)堵塞降液管出口，造成塔壓升高，塔板無法操作；即使選擇抗堵性能良好的篩孔塔板仍然無法徹底解決降液管出口的堵塞問題。丁二烯精餾塔改造DJ型塔板不僅板面采用不易堵的固定閥或篩孔，并采用懸掛型降液管設(shè)計(jì)，液體出口直接向下流動(dòng)，不存在緩流區(qū)，抗堵性能更為突出；因此處理能力大、抗堵性能好而塔板效率高于普通塔板的DJ-5和DJ-2型塔板對丁二烯系統(tǒng)非常合適。丁二烯精餾塔改造實(shí)例名稱用戶單位塔徑mm塔板數(shù)量內(nèi)件形式使用情況丁二烯回收塔中石油獨(dú)山子石化公司80