天津创举CJST塔盘

CJ系列塔盘

径向侧导喷射塔盘（CJST） 径向侧导喷射塔盘效果图

径向侧导喷射塔盘（CJST）是在New-VST基础上开发出的一种高效塔板。对于塔径较大、液相负荷较高的工况具有很好的适应性。该项技术在2005年获得科技部国家创新基金支持项目。

径向侧导喷射塔板是隶属河北工业大学的天津市创举科技有限公司研发的专利产品（专利号ZL 99 2 00122.6）。它是在垂直筛板的基础上开发出来的更新换代产品。大家都知道，垂直筛板的工作原理是：下层塔板上升的气体经塔板板孔上升，塔板上的液体靠自身的静压从帽罩底隙进入罩内，被上升的气体提拉、破碎、混合向罩顶撞击实现第一次传递过程；当气液混合物打到罩顶后折返，将气液接触面更新，在罩内完成了第二次传质过程；然后，气液混合物经罩侧面的小孔喷出，液体被分散成大量直径不等的液滴，形成大量再次被更新的表面，在塔板上进行第三次传质。气流每经过一层塔板，就要进行三次强烈的传质过程。因此说它的板效率是比较高的。

径向侧导喷射塔板是垂直筛板的更新换代产品，相对于垂直筛板，它除了具有垂直筛板的优点外，还具有以下特点：

1、由于帽罩为条形排布，塔板上液体流动通道变宽，流动阻力变小，这可使塔板上的液面梯度减小，从而使通过塔板板孔的气体分布趋于均匀。

2、由于帽罩的特殊结构，可使每层塔板的雾沫夹带减小，从而使塔板在通量增大时雾沫夹带不会超标。这就使径向侧导喷射塔板的生产强度变得更大。

3、由于帽罩上液体的喷射具有方向性，因此可以减少液体的返混，从而增大板效率。

4 帽罩上喷出的液体可以对喷，对喷的结果可以强化传质效率。 由于径向侧导喷射塔板具有以上特点，因此它的板效率相对较高，通量也较其他塔板大。我们已经在很多塔内使用了这种塔板，特别是应用在化肥行业的变换气脱硫塔、饱和塔、甲醇精馏塔和焦化行业的脱苯塔、精苯工段的初馏塔、两苯塔、吹苯塔、纯苯塔、甲苯塔等塔器中，使用效果都很好。

新塔器技术在蒸氨、粗苯回收及精制各塔中的应用

（天津市创举科技有限公司， 天津 300130）

一、前言

焦化厂煤气中含有多种有回收价值的化工产品，其中粗苯的回收及精制在目前最有经济效益。但多年来焦化行业“重焦不重化”的倾向导致了多数老焦化厂，甚至不少新上的焦化厂仍在粗苯回收、精制和蒸氨中使用铸铁泡罩塔等落后装置，表现为设备“老大黑粗”、投资高、产品收率低、能耗高、生产不稳定。也使焦化行业化产回收塔器技术远落后于石油、化肥等其它化工行业。随着几年来焦化过热，焦炭生产能力严重过剩，炼焦的利润空间越来越小，甚至出现亏损。因此，焦化厂开始重视化产回收，以提高效益。然而焦化厂要想生存和发展，提高化产回收装备的技术水平是很重要的。化产回收中新塔器技术的应用，可带来巨大的经济效益。就焦化行业的现状，本文着重介绍了先进的新型塔器技术在洗苯、脱苯、精制和蒸氨等各塔中的应用。比传统装备每年能提高约10%的粗苯回收量（塔效率高且塔运行周期长），蒸汽消耗下降30%以上。 二、新塔器技术在洗苯塔中的应用 1、洗苯塔的工艺特点和现状

洗苯塔的任务是将煤气中的粗苯用洗油吸收下来。较高的回收率、较低的阻力及较好的抗堵性能是洗苯塔设计的追求。洗苯效果主要与煤气温度、循环洗油质量和洗苯塔技术水平有关。洗苯塔一般设计成填料塔，这是因为煤气鼓风机压头有限，要求塔有较小的阻力。但洗苯塔又属于小液气比操作，煤气量大，循环洗油量小（约1.8Kg洗油：1 m3煤气），选板式塔更适合提高洗苯效果，因为板式塔有较大的持液量和较长的持液时间，只是阻力比填料塔大不能选用。洗苯塔由于塔径大，洗油喷淋密度又很低，液体在填料中更容易出现偏流，造成洗苯效果下降。为了弥补填料洗苯效率低的不足，大多采用提高填料高度的办法，使洗苯塔做得又高又大。由于洗苯塔的洗油量相对很小，所以填料本身的效率越高，对洗油均匀分布程度要求越高，才能保证填料效率的发挥。而多数洗苯塔仍在使用老式的喷头、分配锥、盘式孔流型等液体分布器，造成洗油分布不均，填料利用率低，洗苯效果差。实践表明，盲目的增大填料的面积并不能有效地提高洗苯效果，还加大了洗苯塔的投资。许多洗苯塔只需更换液体分布器、气液再分布器，可显著提高洗苯效果，塔后煤气含苯一般可降至2-4g/m3。 2、新型洗苯塔设计与选型

2.1 填料选型：采用125Y型不锈钢孔板波纹规整填料（或塑料材质） 该填料具有比表面积大、润湿效果好、通量大、孔隙率大、阻力小、气液不宜偏流、抗高温、耐腐蚀等优点，是较适合洗苯塔工艺条件的填料。填料的种类

很多，各具特色。由于洗苯塔腐蚀不是很强，轻瓷填料耐腐蚀的特长发挥就不充分，而其比表面积小、空隙率低、强度低、易碎、笨重等缺点很明显。此外，瓷填料会使洗苯塔煤气流通截面变小，使塔径相应更大，填料总量也增多，也不能节省洗苯塔的总投资，还增加了安装检修的难度。

洗苯塔直径都较大，不宜选散装填料。

2.2 汽液分布器：采用CJ-槽式液体分布器和CJ-槽盘式气液再分布器

这两种分布器是针对洗苯塔工艺特点而专门设计的，对洗油能均匀的分布，弹性大，抗堵性也好，非常适合液气比很小的洗苯塔，对提高洗苯效果能起到事半功倍的作用。

2.3 塔底安装多功能高效塔盘

结合洗苯塔易堵的特点，在塔底部安装多功能高效塔盘。

该塔板传质效率高，处理量大，抗堵性好，是最先进的塔板之一。其作用：一是利用塔盘对进塔煤气进行洗涤，对煤气中颗粒状物扑集作用明显，大大缓解填料的堵塞；二是对进塔煤气进行均匀分布，以发挥填料的效率；三是塔板持液间长，对小液气比的洗苯传质非常有利。因阻力限制，只能加1-2层。 3、新型洗苯塔运行效果

130万吨/年焦炭能力单台Φ5200洗苯塔在唐钢运行两年来，塔后煤气含苯一真保持在2.2g/Nm3，且塔阻力也很稳定，小于1KPa；另外，唐钢老系统144万吨/年焦化（两台Φ5000洗苯塔）、潍坊海化75万吨/年焦化（一台Φ3400洗苯塔）、山东东阿东昌80万吨/年焦化（一台Φ3600洗苯塔），塔后煤气含苯一般在2-3g/Nm3，洗苯效果好。 三、CJST塔板在脱苯塔中的应用 1、富油脱苯机理及传统脱苯塔存在的问题

脱苯塔的任务是用蒸汽将富油中的粗苯通过汽提蒸脱方法分离出来。脱苯效率的高低直接影响粗苯的质量、收率和蒸汽消耗。按膜传质理论分析，液相中的粗苯分子进入气相的传质过程受液膜控制，其传质速率由液相中粗苯分子的传递路径和液相界面的多少来决定。所以提高液相的分散度以缩短粗苯分子传递路径、增加并快速更新相界面，是提高传质速率的根本。实现这个目标要靠先进的气液接触装置。目前多数脱苯塔仍沿用传统的铸铁泡罩塔，它属于鼓泡型传质，板效率很低，处理量小。存在的问题是蒸气消耗高、贫油含苯高、粗苯收率低、塔径大。且铸铁塔设备重，制作、安装、检修耗时费力，塔体易渗漏，不易做到稳定、清洁生产，还需建造混凝土框架。 2、CJST不锈钢脱苯塔的特点

CJST不锈钢脱苯塔采用专利技术——CJST径向侧导喷射塔板。生产粗苯设计为30层塔板；轻苯且侧线采出重苯的为45层塔板。

CJST塔板是在新型垂直筛板的基础上开发的一种高效气液喷射塔板，依靠气体动能，将液相破碎成大量小颗粒的液滴，有效地缩短了粗苯分子在洗油中的传递路径，大大增加了汽液接触面积，强化了气液相界面的快速更新。故脱苯效率远高于各类浮阀、泡罩等塔板。

CJST塔板板孔气速很高，汽液水平并流喷射使气体雾沫夹带很小，所以其处理量比泡罩塔板高一倍以上。旧铸铁脱塔通过更换塔板可提高处理量100%以上；新塔设计可减小塔径200-600mm，并不需再建水泥框架，节省投资。例如：60万吨/年焦化，铸铁泡罩脱苯塔直径为Φ1600-Φ1800。而CJST不锈钢脱苯塔直径为Φ1200-Φ1400，塔重仅为铸铁塔的1/4，可见不仅塔体的投资略小，而且总投资比铸铁塔（安装费高，水泥框架投资大）可下降30%以上，另外设备制作、安装、工期可缩短2个月以上。 3、CJST脱苯塔运行效果

3.1 贫油含苯低，粗苯回收率高：依靠CJST塔板高分离效率，塔底贫油含苯一般低于0.3%，粗苯收率显著提高。如徐州环宇贫油含苯一直保持在0.1%，凌钢一直保持在0.18%，而泡罩脱苯塔多在0.5%左右。徐州环宇60万吨焦化，Φ1200铸铁脱苯塔扩容改造，塔体未变，只将原来的铸铁泡罩更换成CJST不锈钢塔板，苯回收量提高了36%，年新增利润600余万元。表1中各家粗苯收率（干煤）都接近或达到了1.0%。

3.2 降低蒸汽消耗：由于CJST塔板效率高，故回流比与泡罩塔相比要小得多，可使蒸汽消耗降低30%以上。如唐钢130万吨/年焦化，吨轻苯耗蒸汽为1.23吨；徐州环宇焦化吨粗苯耗蒸汽为0.9吨，其回流比降到了1.0，同时节约了塔顶冷量和电耗；唐钢144万吨/年焦化老系统，将铸铁泡罩脱苯塔更换成不锈钢CJST塔，节约蒸汽约8千吨/年，节约操作费用近100万元。

焦炭能力 塔 径 单位 万吨/年 （mm） 形式 唐钢焦化 唐钢焦化 徐州环宇焦化 吉林通钢焦化 山东东阿东昌焦化 潍坊振兴焦化 凌源钢铁一焦化 山东滕州盛隆焦化 130 144 60 60 60 75 60 80 Φ2000 CJST Φ2000 CJST Φ1200 CJST Φ1600 CJST Φ1600 CJST Φ1800 CJST Φ1600 CJST Φ1800 CJST 层数 45 45 30 30 50 30 30 45 含苯 吨/吨苯 0.3% 0.3% 0.1% 0.4% 0.3% 0.2% 0.2% 0.3% 1.23 1.25 0.9 日期 设计/03.9 改造/04.11 改造/04.10 改造/02.9 设计/03.12 设计/04.2 设计/04.3 设计/04.3 1750 1700 1460 吨/年 塔板 塔板 贫油 耗蒸汽 设计/改造/ 提高苯回收量 表1 CJST不锈钢脱苯塔运行情况统计表

3.3 产品质量好，操作稳定：实践表明CJST脱苯塔粗苯质量均超过国标。吉林通钢、徐州环宇等塔顶温度提高到95℃时，粗苯质量仍合格，由此可见CJST塔板效率之高。表1中三个脱苯塔改造后，粗苯质量较以前提高许多，操作也比以前更稳定。如徐州环宇焦化，粗苯180℃前馏出量指标由改造前的91%（不合格）提高到93%以上（合格）。

3.4 运转周期长，制作、安装、检修方便：该塔抗堵性好，塔体不渗漏，所以运转周期比铸铁塔长。该塔重量小且设有检修人孔，所以比铸铁塔制作、安装、检修工期短。从而使CJST脱苯塔有更长的稳定生产时间，这也是提高苯产量的重要因素。

四、CJST塔板在粗苯精制各塔中的应用

粗苯精制工段是以回收的粗苯为原料生产纯苯、甲苯、二甲苯等产品，工艺流程分为初馏、两苯、洗涤、吹苯、纯苯、精制等系统。初馏、两苯、纯苯等精馏塔常规设计都是浮阀塔，如改成CJST塔板，同样可提高处理量100%以上，蒸汽消耗下降30%以上，产品收率及质量都有不同程度的提高，塔运行稳定。 山西焦化厂φ800纯苯塔扩容改造时，塔体未变，只是将原来的浮阀塔板更换成CJST塔板，粗苯加工量由7000吨/年提高到了近2万吨/年，而蒸汽耗总量较以前几乎没增加。产品收率及质量都有不同程度的提高。其后，初馏、两苯塔也都改进成CJST塔板。

唐钢焦化纯苯塔扩容改造与山西焦化厂类同，通过更换塔板，粗苯处理量由1万吨/年提高到2万吨/年。

山西闻喜金泉新建2万吨/年苯精制装置，3个塔均采用CJST塔板，投产一年来，各塔技术指标均好于浮阀塔，经济效益显著提高。 五、CJST塔板在蒸氨塔中的应用

煤气的初冷过程中形成了大量的剩余氨水，先进行蒸氨处理后，废水再送生化处理。

1、传统的蒸氨塔设计及存在的问题

传统的蒸氨塔一般为泡罩和栅板两种，由铸铁制造。泡罩塔内设25层以上塔盘，栅板塔为32层以上。其存在的问题：需要混凝土框架，投资大、工期长；泡罩塔处理量小、效率低，而栅板塔效率更低，一般只有30%；蒸汽消耗大，运行成本高；氨水含有焦油碴等物质，鼓泡型传质的泡罩塔，泡罩易出现堵塞；废水含氨量高，一般在300-500mg/l,达不到生化处理要求（氨 ＜200mg/l﹚；塔顶氨气浓度低，常达不到硫铵补充氨的浓度要求。 2、CJST不锈钢蒸氨塔的技术特点

CJST蒸氨塔内设15-20层塔盘，塔径比泡罩塔小200mm以上；塔顶氨汽浓度可达20%以上，塔底废水含氨小于100 mg/l，氨蒸脱率达98%（传统蒸氨塔一般低于90%）；节约蒸汽30%以上；抗堵塞，运转周期长，检修安装方便；设备及土建总投资比铸铁塔节约30%以上（节省水泥框架）。

传统铸铁蒸氨塔，只需更换塔盘即可提高处理量、降低废水含氨量。 3、应用效果

山东滕州盛隆焦化、唐山达丰焦化、山西五麟焦化、山东薛城振兴焦化等CJST不锈钢蒸氨塔的生产实践表明，各塔基本达到了设计指标。山东滕州盛隆80万吨焦化φ1400蒸氨塔，投产一年来，废水含氨量低于100 mg/l，塔顶氨气浓度高于20%，运行稳定。 六、结语

通过唐钢焦化、山西焦化、徐州环宇焦化、山东滕州盛隆焦化等企业的应用实例，证明新塔器技术在焦化蒸氨、粗苯回收及精制过程中取得了非常显著的效果：提高了产品收率、减少了设备投资和能耗、降低了生产成本，为企业带来了巨大的经济效益。

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