王云峰 李志蕊 黨時(shí)君

（1青海慶華煤化有限責(zé)任公司，青海海西 817100；2.天津市柯普特機(jī)電設(shè)備工程有限公司，天津 300000）

浮閥塔在焦油加工工業(yè)萘生產(chǎn)中的應(yīng)用

王云峰1李志蕊2黨時(shí)君1

（1青海慶華煤化有限責(zé)任公司，青海海西 817100；2.天津市柯普特機(jī)電設(shè)備工程有限公司，天津 300000）

浮閥塔板的工藝特點(diǎn)及在焦油加工中的應(yīng)用情況，將F1（V-1型）浮閥塔板與導(dǎo)向浮閥塔板的工藝性能進(jìn)行了對(duì)比、分析。

焦油加工；F1型浮閥；導(dǎo)向浮閥；工業(yè)萘

青海慶華煤化有限責(zé)任公司15萬(wàn)t/a焦油加工裝置于2011年6月開(kāi)工建設(shè)至2012年8月建成，與此同時(shí)，我們對(duì)焦油加工各主要設(shè)備進(jìn)行了深入的調(diào)研。

1 基本工藝

焦油工藝流程：經(jīng)靜止脫水后的焦油，用泵自油庫(kù)打入管式爐的對(duì)流段，在泵前加入濃度為8-12%的Na2CO3溶液，以脫去焦油中的銨鹽。在管式爐對(duì)流段焦油被加熱到120-130℃后，進(jìn)入一次蒸發(fā)器，器頂蒸出105-110℃輕油蒸汽，經(jīng)冷凝冷卻成輕油入油水分離器分離出氨水，輕油入輕油槽。器底流出的無(wú)水焦油入其底部的無(wú)水焦油槽，無(wú)水焦油槽上部設(shè)滿流管，滿流焦油至油庫(kù)滿流槽。無(wú)水焦油用二段焦油泵送入管式爐輻射段，加熱至390-400℃后進(jìn)入二次蒸發(fā)器，器底排出瀝青至改制瀝青車間或直接至瀝青冷卻工序。二次蒸發(fā)器頂部溢出的油氣入餾分塔下部，塔頂溢出100-120℃輕油蒸汽，經(jīng)冷凝冷卻后，入油水分離器，分離出酚水，輕油入輕油槽與一次蒸發(fā)器頂部來(lái)的輕油混合，一部分用來(lái)給餾分塔打回流，一部分泵入油庫(kù)。餾分塔側(cè)線采出酚、萘、洗三混餾分，經(jīng)冷卻后入混合份槽。塔底采出混合蒽油經(jīng)冷卻后入蒽油槽。

洗滌工藝流程：酚、萘、洗三混餾份用泵打入洗滌器內(nèi)，再打入定量的堿性酚鹽，開(kāi)閉汽恒溫，用風(fēng)攪拌，以促進(jìn)反應(yīng)。分層后放出下部的中性酚鹽入中性酚鹽槽。向洗滌器內(nèi)加入適量的12-15%的氫氧化鈉液，用風(fēng)攪拌靜止分層后取樣分析，合格后放出下部堿性酚鹽及中間層入堿性酚鹽槽。剩余油料放入工業(yè)萘原料槽。

中性酚鹽送至冷凝冷卻器與蒸吹柱頂部來(lái)的蒸汽換熱后，進(jìn)入蒸吹柱上部。蒸吹柱底部直接連在其下部的蒸吹釜上，蒸吹釜用直接蒸汽和間接蒸汽加熱，并控制操作。

凈酚鹽自蒸吹釜底部經(jīng)油封，自流至凈酚鹽槽，釜上部蒸汽進(jìn)入蒸吹柱，與其上部經(jīng)換熱后進(jìn)入的原料接觸后，自頂部逸出，與原料換熱并進(jìn)冷凝冷卻器冷卻后入酚水槽。此一過(guò)程為連續(xù)式蒸吹。

凈酚鹽用泵打入酚鹽分解器，開(kāi)風(fēng)攪拌，并加入濃硫酸和水。反應(yīng)完畢后，停止加入硫酸和水，取樣分析合格后，放出下層Na2SO4廢水入酚水槽，上層的粗酚直接放至粗酚車間原料槽。

2 常見(jiàn)浮閥塔板性能

塔設(shè)備在整個(gè)工藝中起非常重要的作用。板式塔塔板種類很多，其中浮閥塔具有良好的操作性能，在板式塔中占有重要的位置。常見(jiàn)浮閥有：重盤(pán)式浮閥（F1浮閥），盤(pán)式浮閥（T型），導(dǎo)向浮閥等。

南水北調(diào)受水區(qū)地下水壓采工作面臨的問(wèn)題與對(duì)策………………………………… 韓小虎，劉昀竺，姚文鋒(22.23)

浮閥塔其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安裝一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片。當(dāng)篩孔氣速高時(shí)，閥片被頂起上升，孔氣速低時(shí)，閥片因自重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣體在閥片下側(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間，故而有很好的傳質(zhì)效果。

2.1 F1（V-1型）浮閥塔板

F1（V-1型）浮閥是目前使用最為廣泛的形式，閥片與三個(gè)閥腿整體沖成，閥片周邊有三個(gè)起始定距片，它能在閥片關(guān)閉時(shí)使閥片與塔盤(pán)板之間仍保留一定間隙。起始定距片使得閥片與塔盤(pán)板之間的接觸面很小，避免閥片粘在塔板上，因而當(dāng)氣量增大時(shí)，閥片能平穩(wěn)的升起，閥片周邊向下有傾斜，在氣液接觸時(shí)加強(qiáng)了湍動(dòng)作用。F1（V-1型）浮閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，性能良好。

F1（V-1型）浮閥當(dāng)氣速較小時(shí)，不是所有的閥片都是均衡的隨氣速的增加而上升，鼓泡也不是均勻的，在相當(dāng)于浮閥全部打開(kāi)時(shí)的臨界氣速前，閥片能在開(kāi)度范圍內(nèi)自由浮動(dòng)，但其穩(wěn)定位置只有兩個(gè)：全開(kāi)或全關(guān)。氣速較低時(shí)，泄漏與鼓泡同時(shí)發(fā)生。隨氣速的增加。鼓泡區(qū)相應(yīng)擴(kuò)大，達(dá)到臨界氣速時(shí)，塔盤(pán)上所有浮閥剛好全開(kāi)，全塔盤(pán)處于鼓泡狀態(tài)。當(dāng)閥片全開(kāi)后繼續(xù)增大氣速，他盤(pán)壓力降上升，霧沫夾帶增多，氣液接觸更加激烈。因此浮閥塔盤(pán)的適宜操作區(qū)應(yīng)在臨界氣速附近。

2.2 與其它傳統(tǒng)塔板相比，F(xiàn)1（V-1型）浮閥具有很多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在以下缺點(diǎn)：

（1）塔板上液面梯度較大，使氣體在液體流動(dòng)方向上分布不均勻，在塔板的進(jìn)口端易產(chǎn)生過(guò)量的泄漏，或者在塔板的出口端導(dǎo)致氣體噴射，二者均使塔板效率降低；

（2）F1（V-1型）浮閥為圓形，從閥孔出來(lái)的汽體向四面八方吹出，使塔板上液體返混程度較大，降低塔板效率；

（3）在塔板兩側(cè)的弓形部位存在液體滯止區(qū)，區(qū)內(nèi)液體無(wú)主體流動(dòng)，通過(guò)滯止區(qū)的氣體幾乎無(wú)組成變化，使塔板效率明顯降低；

（4）在操作中，F(xiàn)1（V-1型）浮閥不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，浮閥和閥孔容易被磨損，浮閥易脫落。

2.3 導(dǎo)向浮閥塔板

導(dǎo)向浮閥塔板是在F1（V-1型）浮閥塔板基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研究出來(lái)的一種新型高效浮閥塔板，克服了F1（V-1型）浮閥塔板存在的液面梯度大，液體返混程度大，在塔板兩側(cè)的弓形部位存在液體滯留區(qū)，浮閥易磨損，易脫落的缺點(diǎn)，因此，導(dǎo)向浮閥塔板保留了F1（V-1型）浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)，克服了其缺點(diǎn)，具有良好的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能，其性能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.4 塔板壓降小，導(dǎo)向浮閥較F1（V-1型）浮閥重，但由于閥孔開(kāi)孔尺寸大，故干板壓降較小，較F1（V-1型）浮閥塔板越低15%-25%；

2.5 推液作用，導(dǎo)向浮閥所特有的氣流對(duì)液層的推動(dòng)作用是這種浮閥所具有的諸多優(yōu)良特性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。從閥孔流出的氣相沿浮閥兩側(cè)噴射而出，給附近的液體一個(gè)同方向的推力，減小了塔板上的液面落差，從而改善進(jìn)入塔板的氣體分布，改善塔板上的液流均勻性，減小塔板上液體沿液流方向上的返混程度；

2.7 漏液下限小，由于導(dǎo)向浮閥較重和最小開(kāi)度的緣故，大大減小塔板進(jìn)口局部漏液的可能性；

2.8 霧沫夾帶量小，導(dǎo)向浮閥氣流斜噴較F1（V-1型）浮閥的分散噴射有利于抑制霧沫夾帶；

2.9 傳質(zhì)性能好，F(xiàn)1（V-1型）浮閥塔板板效率約為0.7-0.8，導(dǎo)向浮閥塔板板效率比F1（V-1型）浮閥塔板高10%-20%。

據(jù)文獻(xiàn)資料表明，在國(guó)內(nèi)焦油加工企業(yè)工業(yè)萘精餾裝置大部分采用浮閥塔板設(shè)計(jì)，主要采用F1（V-1型）浮閥塔板，但某焦化廠在焦油加工工業(yè)萘生產(chǎn)裝置中，采用導(dǎo)向浮閥塔板，在生產(chǎn)過(guò)程中工業(yè)萘、洗油、酚油的產(chǎn)量及質(zhì)量均有變化，其中對(duì)洗油與酚油的影響并不大，主要表現(xiàn)在工業(yè)萘收率這一指標(biāo)提高了近三個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)也證明導(dǎo)向浮閥具有較大的穩(wěn)定操作區(qū)域，改善了萘組分與其他組分的分離效果，能夠明顯提高工業(yè)萘收取率，是一種良好的分離設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

浮閥塔之所以在焦油加工工業(yè)萘生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用廣泛，是由于它具有下列特點(diǎn)：

（1）處理能力大，浮閥在塔盤(pán)上可安排的更緊湊；

（2）操作彈性大，浮閥可在一定的范圍內(nèi)自由升降以適應(yīng)氣量的變化，而氣速幾乎不變，因而能在較寬的流量范圍內(nèi)保持高效率；

（3）塔板效率高，由于氣液接觸狀態(tài)良好，且蒸汽以水平方向吹入液層，故霧沫夾帶較少；

（4）壓力降小，氣流通過(guò)浮閥時(shí)，只有一次收縮、擴(kuò)大及轉(zhuǎn)彎，故干板壓低。

［1］路秀林，王者相等.塔設(shè)備.北京：化工工業(yè)出版社，2004.1.

［2］中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).上冊(cè)、下冊(cè)-3版.北京：化工工業(yè)出版社，2003.7.