中原油田分公司天然氣處理廠 河南 濮陽 457162

中原油田天然氣處理廠由于原料氣量逐年下降,原設(shè)計(jì)原料氣處理能力80-120萬標(biāo)準(zhǔn)立方米每天的天然氣深冷裝置已不能適應(yīng)現(xiàn)有的50萬標(biāo)準(zhǔn)立方米每天的原料氣量。來氣量降低和氣質(zhì)變貧,使進(jìn)入各塔器塔盤上的氣液兩相量減少,操作汽速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)汽速,按原有塔盤的開孔率和浮閥設(shè)計(jì),已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離塔器的設(shè)計(jì)負(fù)荷,塔的效率降低,致使產(chǎn)品的收率大大下降,目前乙烷收率已從原有設(shè)計(jì)的85%降低到53%。需要對塔盤上的浮閥進(jìn)行堵孔,來適應(yīng)現(xiàn)有的工況。通過利用塔盤模擬計(jì)算軟件KG-tower和FRI,對現(xiàn)有工況進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算,得到最優(yōu)的浮閥個(gè)數(shù),確定了浮閥塔盤改造的具體措施。

1 浮閥個(gè)數(shù)的計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)有工況,利用塔盤模擬計(jì)算軟件KG-tower和FRI,對現(xiàn)有精餾塔的塔盤進(jìn)行了水力學(xué)計(jì)算。以脫乙烷塔為例,將現(xiàn)有原料氣組成、處理量、精餾塔設(shè)備參數(shù)輸入計(jì)算軟件,計(jì)算結(jié)果如下表:

表1 塔盤浮閥數(shù)量計(jì)算表

2 盲區(qū)的設(shè)置

常用的盲區(qū)設(shè)置有四種方法,如下圖所示。

圖1 在塔盤入口和出口側(cè)設(shè)置盲區(qū)

圖2 在塔盤兩側(cè)弓形區(qū)設(shè)置區(qū)盲區(qū)

設(shè)置盲區(qū)時(shí),對方案的選取需要考慮很多因素,不能只考慮哪種方案費(fèi)用最低。圖二是最理想的方案,這種方案是在塔盤兩側(cè)弓形區(qū)設(shè)置盲區(qū),傳質(zhì)有效(開孔)區(qū)域呈矩形或接近十矩形,可以保證全部液體只通過有效區(qū)域。使用這種方法,開孔面積可以減少一半或一半以上,這是其他三種方法不能達(dá)到的(其他方式要么會顯著縮短流程長度,要么會減少有效區(qū)域上的開孔面積,超出了現(xiàn)有的可靠數(shù)據(jù)范圍)。

另外,圖二所示,適當(dāng)?shù)卦O(shè)置一些擋板可以防止液體進(jìn)入盲區(qū),在不妨礙上層塔盤支撐件的條件下這些擋板越高越好。盡管如此,在盲區(qū)上仍然會接收到泄漏下來的和濺落的液體,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該確保能使這些液體順利排出,并有選擇地進(jìn)入下層塔盤的降液管內(nèi)。

通過計(jì)算,有些塔盤的液相負(fù)荷相差較大,如果僅采用圖二方式進(jìn)行改造,溢流堰過短,影響氣液傳質(zhì)分離,對產(chǎn)品純度影響較大。為了取得最好的改造效果,最終采取圖一增加盲區(qū)和圖二堵塞部分弓形區(qū)相結(jié)合的方式,進(jìn)行塔盤改造,顯著提高傳質(zhì)效果。本方案通過采取浮閥焊接方式,把部分浮閥固定在塔盤的拱形區(qū)上,同時(shí)增加圍流堰,防止液體大量進(jìn)入盲區(qū),避免液體無法與氣體充分接觸,影響氣液兩相傳質(zhì)效果。同時(shí)考慮到盲區(qū)上仍然會接收到泄漏下來的和濺落的液體,對圍流堰進(jìn)行設(shè)計(jì)[1],保證有選擇性的落入降液管內(nèi)。

3 結(jié)語

本文利用軟件KG-tower和FRI的模擬計(jì)算,得出了現(xiàn)有工況所需的塔盤浮閥數(shù)量。通過對塔盤部分浮閥的封堵,同時(shí)為了提高汽液傳質(zhì)效率,增設(shè)了圍流堰。最終實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)現(xiàn)有工況、提高產(chǎn)品收率和純度的目的。