CN108635889A - 一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔及其工作方法，所述轻苯蒸发塔包括塔体，塔体由隔板分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段；塔体的顶部设轻苯气体出口，塔体的底部设塔底液体采出装置；气雾分离段设有中心管道和螺旋通道；塔底液体采出装置采用内外套管结构，其中内管的顶部向上延伸至塔釜液中心部位，内管的底部设轻苯液体出口；外管的顶部与塔体底部连通，外管的下部设轻苯残油出口；靠近塔体底部的内管延伸段外侧设有水平挡板。本发明将轻苯蒸发塔的塔体分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段，有效避免再沸器堵塞或降低再沸器发生堵塞的频率；在气雾分离段采用旋风分离原理实现气体和雾滴的完全分离。

Description

一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔及其工作方法

技术领域

本发明涉及粗苯加氢精制技术领域，尤其涉及一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔及其工作方法。

背景技术

焦化过程中产生的粗苯主要成分是苯、甲苯和二甲苯，此外还含有5％～10％的不饱和化合物，是一些带有一个或两个双键的环状烃和直链烯烃，容易发生聚合反应，并且某些不饱和化合物、硫化物及含氮化合物的沸点与相应的苯类产品之间的沸点温度相近，不能用精馏的方法把它们分开。加氢精制工艺的作用是将粗苯中以噻吩为主的各种杂质利用加氢方法全部除去，其中硫化物全部转化为H₂S，氮化物转化为NH₃，氧化物转化为H₂O，不饱和烃加氢饱和，分离除去H₂S、NH₃和H₂O之后剩下的加氢油很容易通过萃取精馏的方式生产出优质苯、甲苯和二甲苯。

粗苯加氢精制工艺污染小，且产品品质可以媲美石油苯，所以，目前焦化行业粗苯精制工艺基本上是以粗苯加氢精制为主。而粗苯加氢精制又分为先液相、后气相加氢和两段气相加氢两种基本方式，且主要以气相加氢为主。

粗苯在进行气相加氢前，气化工艺主要由以下两个步骤组成，第一步是粗苯脱重，即把粗苯中高沸点的馏分通过蒸馏的方法除去，得到液体轻苯；第二步是轻苯气化，如附图1所示，循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器4形成负压，使外来的轻苯液体在预蒸发器1内高速循环流动，利用加氢反应后的轻苯气体的热量，通过预蒸发器1把外来轻苯液体预热和大部分气化，形成轻苯气液混合物，高速通过轻苯蒸发塔喷射混合器5形成负压作为动力，使得轻苯蒸发塔3塔底与再沸器2形成一个闭路循环，利用加氢反应后的轻苯气体的热量，通过再沸器2的供热，剩余的轻苯在轻苯蒸发塔3内全部气化(通过保持塔底液面平衡实现)。这种轻苯气化工艺的核心设备是轻苯蒸发塔3。

常规的轻苯蒸发塔3属于空塔，塔体上部仅有一个捕雾器，这种轻苯蒸发塔在实际运行中存在的最主要问题有两个：首先是轻苯蒸发塔3的再沸器2频繁发生堵塞(3个月就堵塞一次)，严重时导致整个设备停产，而且不易清理，给企业造成了较大的经济损失；造成这种现象的原因是，由于不饱和化合物的存在，在加热气化过程中发生了聚合反应，产生一定量的聚合物，大部分的聚合物集聚在蒸发塔塔底，悬浮在塔底的液体当中，并在随液体循环时堵塞再沸器2；目前，为了减少再沸器堵塞的频率，只能采取在轻苯蒸发塔塔底采出大量塔底轻苯残液以减少塔底聚合物浓度的方法。第二个问题是塔顶的捕雾器起不到捕雾的作用，由于气体流速太快，有大量雾滴被高速通过的轻苯气体携带到后面的预反应器中，附着在催化剂的表面，降低了预反应器的效率。

发明内容

本发明提供了一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔及其工作方法，将塔体分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段，有效避免再沸器堵塞或降低再沸器发生堵塞的频率；在气雾分离段采用旋风分离原理实现气体和雾滴的完全分离。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，包括塔体，所述塔体由隔板分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段；塔体的顶部设轻苯气体出口，塔体的底部设塔底液体采出装置；气雾分离段设有中心管道和螺旋通道，中心管道通过水平支撑板悬吊在塔体中部，中心管道的上部穿过水平支撑板伸入上部塔体空间，即水平支撑板上方的塔体空间与下方的塔体空间通过中心管道连通；水平支撑板下方的塔体与中心管道形成的环形空间内设螺旋通道；靠近隔板的气雾分离段塔体一侧设轻苯分离液出口，同侧的蒸发段下部塔体上设轻苯分离液入口，轻苯分离液入口通过轻苯分离液管道连接轻苯分离液出口；靠近隔板的蒸发段塔体另一侧设气化轻苯气体出口，水平支撑板下方的同侧塔体上设轻苯气体入口，轻苯气体入口通过轻苯气体管道连接气化轻苯气体出口；蒸发段的塔体中部一侧、低于塔釜液液面高度的位置设轻苯气液混合物入口，轻苯气体混合物入口与塔体切向连接；塔底液体采出装置采用内外套管结构，其中内管的顶部向上延伸至塔釜液中心部位，内管的底部设轻苯液体出口；外管的顶部与塔体底部连通，外管的下部设轻苯残油出口；靠近塔体底部的内管延伸段外侧设有水平挡板。

所述轻苯气体出口连接加氢预反应器的轻苯气体入口。

所述轻苯气液混合物入口连接轻苯蒸发塔喷射混合器的混合介质出口，轻苯蒸发塔喷射混合器的一个混合介质入口通过再沸器连接轻苯液体出口，另一个混合介质入口与预蒸发器的轻苯液体出口连接；预蒸发器设轻苯液体入口、循环氢气入口和循环氢气出口，循环氢气入口和循环氢气出口通过循环氢气管道连接，循环氢气管道上设预蒸发器喷射混合器；再沸器的换热介质入口连接加氢反应后的轻苯气体管道，再沸器的换热介质出口连接预蒸发器的换热介质入口，预蒸发器的换热介质出口连接加氢后的轻苯气液混合物管道。

所述水平支撑板上方的塔体采用分体结构，通过法兰连接。

所述内管的顶部设喇叭形引流口；水平挡板的面积不小于对应位置塔体截面积的2/3。

所述轻苯蒸发塔的工作方法，包括如下步骤：

1)循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器形成负压，使粗苯脱重后得到液体轻苯在预蒸发器内高速循环流动，并与加氢反应后的轻苯气体进行换热升温，将液体轻苯预热并大部分气化，形成轻苯气液混合物；

2)以轻苯气液混合物高速通过轻苯蒸发塔喷射混合器形成负压作为动力，使轻苯蒸发塔塔底与再沸器形成一个闭路循环，通过再沸器与加氢反应后的轻苯气体换热，由再沸器供热将剩余的液体轻苯在轻苯蒸发塔内全部气化，该过程中保持塔釜液的液面高度不变；

3)在塔体下部的蒸发段将轻苯气体蒸发，蒸发后的轻苯气体由气化轻苯气体出口引出，经轻苯气体入口进入塔体上部的气雾分离段，然后沿螺旋通道下行；在此过程中实现气液分离，蒸发后的轻苯气体中夹带的大量雾滴通过离心力的作用附着在塔壁上，并沿螺旋通道在自重及气流作用下汇集到隔板上方，由轻苯分离液出口引出，经轻苯分离液入口进入塔体下部的蒸发段，气液分离出的轻苯气体折返180度沿中心管道道向上流动，最终由轻苯气体出口送到后续的加氢预反应器内进行加氢反应；

4)在蒸发段，轻苯气液混合物入口采用切向进料方式，同时由于其位于塔釜液液面的下方，可以使塔釜液保持高速旋转状态，使悬浮在塔釜液中的聚合物在塔壁聚集；而连接轻苯液体出口的内管顶部直接延伸到塔釜液中心部位，从而保证采出的轻苯液体聚合物的含量最少，能够避免或降低再沸器堵塞现象的发生；轻苯残油出口直接与外管相接，通过外管在塔内最低点连续小流量地采出含高浓度聚合物的轻苯残油，内管上设置的水平挡板起挡流作用，能够保证通过轻苯残油出口只采出***悬浮聚合物，而不会将塔釜液中心聚合物含量少的轻苯液体采出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)将塔体分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段，在蒸发段，将轻苯蒸发塔塔底液体的状态由静态改为旋转流动状态，使悬浮在液体中的聚合物在塔壁四周聚集，并沿塔壁汇集到塔底，通过塔底液体采出装置的外管用连续小流量方式采出，而去往再沸器的轻苯液体，由塔底液体采出装置的内管从聚合物的含量非常少的塔底液体中心采出，从而有效避免再沸器堵塞或降低再沸器发生堵塞的频率；

2)在气雾分离段采用旋风分离原理实现气体和雾滴的完全分离。

附图说明

图1是常规轻苯蒸发塔的结构示意图。

图2是本发明所述轻苯蒸发塔的结构示意图。

图3是本发明所述轻苯气液混合物入口与塔体连接示意图。

图中：1.预蒸发器 2.再沸器 3.常规轻苯蒸发塔 4.预蒸发器喷射混合器 5.轻苯蒸发塔喷射混合器 6.捕雾器 7.塔体 8.隔板 9.中心管道 10.螺旋通道 11.塔釜液 12.水平挡板 13.法兰 14.水平支撑板

A1.轻苯气液混合物入口 A2.轻苯气体入口 A3.轻苯分离液入口 B1.轻苯气体出口 B2.轻苯液体出口 B3.轻苯残油出口 B4.气化轻苯气体出口 B5.轻苯分离液出口

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图2所示，本发明所述一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，包括塔体7，所述塔体7由隔板8分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段；塔体7的顶部设轻苯气体出口B1，塔体7的底部设塔底液体采出装置；气雾分离段设有中心管道9和螺旋通道10，中心管道9通过水平支撑板14悬吊在塔体7中部，中心管道9的上部穿过水平支撑板14伸入上部塔体空间，即水平支撑板14上方的塔体空间与下方的塔体空间通过中心管道9连通；水平支撑板14下方的塔体7与中心管道9形成的环形空间内设螺旋通道10；靠近隔板8的气雾分离段塔体一侧设轻苯分离液出口B5，同侧的蒸发段下部塔体上设轻苯分离液入口A3，轻苯分离液入口A3通过轻苯分离液管道连接轻苯分离液出口b5；靠近隔板8的蒸发段塔体另一侧设气化轻苯气体出口B4，水平支撑板14下方的同侧塔体7上设轻苯气体入口A2，轻苯气体入口A2通过轻苯气体管道连接气化轻苯气体出口B4；蒸发段的塔体7中部一侧、低于塔釜液11液面高度的位置设轻苯气液混合物入口A1，轻苯气体混合物入口A1与塔体7切向连接(如图3所示)；塔底液体采出装置采用内外套管结构，其中内管的顶部向上延伸至塔釜液11中心部位，内管的底部设轻苯液体出口B2；外管的顶部与塔体7底部连通，外管的下部设轻苯残油B3出口；靠近塔体7底部的内管延伸段外侧设有水平挡板12。

所述轻苯气体出口B1连接加氢预反应器的轻苯气体入口。

所述轻苯气液混合物入口A1连接轻苯蒸发塔喷射混合器5的混合介质出口，轻苯蒸发塔喷射混合器5的一个混合介质入口通过再沸器2连接轻苯液体出口B2，另一个混合介质入口与预蒸发器1的轻苯液体出口连接；预蒸发器1设轻苯液体入口、循环氢气入口和循环氢气出口，循环氢气入口和循环氢气出口通过循环氢气管道连接，循环氢气管道上设预蒸发器喷射混合器4；再沸器2的换热介质入口连接加氢反应后的轻苯气体管道，再沸器2的换热介质出口连接预蒸发器1的换热介质入口，预蒸发器1的换热介质出口连接加氢后的轻苯气液混合物管道。

所述水平支撑板14上方的塔体7采用分体结构，通过法兰13连接。

所述内管的顶部设喇叭形引流口；水平挡板12的面积不小于对应位置塔体7截面积的2/3。

所述轻苯蒸发塔的工作方法，包括如下步骤：

1)循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器4形成负压，使粗苯脱重后得到液体轻苯在预蒸发器1内高速循环流动，并与加氢反应后的轻苯气体进行换热升温，将液体轻苯预热并大部分气化，形成轻苯气液混合物；

2)以轻苯气液混合物高速通过轻苯蒸发塔喷射混合器5形成负压作为动力，使轻苯蒸发塔塔底与再沸器2形成一个闭路循环，通过再沸器2与加氢反应后的轻苯气体换热，由再沸器2供热将剩余的液体轻苯在轻苯蒸发塔内全部气化，该过程中保持塔釜液11的液面高度不变；

3)在塔体7下部的蒸发段将轻苯气体蒸发，蒸发后的轻苯气体由气化轻苯气体出口B4引出，经轻苯气体入口A2进入塔体7上部的气雾分离段，然后沿螺旋通道10下行；在此过程中实现气液分离，蒸发后的轻苯气体中夹带的大量雾滴通过离心力的作用附着在塔壁上，并沿螺旋通道10在自重及气流作用下汇集到隔板8上方，由轻苯分离液出口B5引出，经轻苯分离液入口A3进入塔体7下部的蒸发段，气液分离出的轻苯气体折返180度沿中心管道9向上流动，最终由轻苯气体出口B1送到后续的加氢预反应器内进行加氢反应；

4)在蒸发段，轻苯气液混合物入口A1采用切向进料方式，同时由于其位于塔釜液11液面的下方，可以使塔釜液11保持高速旋转状态，使悬浮在塔釜液11中的聚合物在塔壁聚集；而连接轻苯液体出口B2的内管顶部直接延伸到塔釜液11中心部位，从而保证采出的轻苯液体聚合物的含量最少，能够避免或降低再沸器2堵塞现象的发生；轻苯残油出口B3直接与外管相接，通过外管在塔内最低点连续小流量地采出含高浓度聚合物的轻苯残油，内管上设置的水平挡板14起挡流作用，能够保证通过轻苯残油出口B3只采出***悬浮聚合物，而不会将塔釜液中心聚合物含量少的轻苯液体采出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，其特征在于，包括塔体，所述塔体由隔板分隔为上部的气雾分离段和下部的蒸发段；塔体的顶部设轻苯气体出口，塔体的底部设塔底液体采出装置；气雾分离段设有中心管道和螺旋通道，中心管道通过水平支撑板悬吊在塔体中部，中心管道的上部穿过水平支撑板伸入上部塔体空间，即水平支撑板上方的塔体空间与下方的塔体空间通过中心管道连通；水平支撑板下方的塔体与中心管道形成的环形空间内设螺旋通道；靠近隔板的气雾分离段塔体一侧设轻苯分离液出口，同侧的蒸发段下部塔体上设轻苯分离液入口，轻苯分离液入口通过轻苯分离液管道连接轻苯分离液出口；靠近隔板的蒸发段塔体另一侧设气化轻苯气体出口，水平支撑板下方的同侧塔体上设轻苯气体入口，轻苯气体入口通过轻苯气体管道连接气化轻苯气体出口；蒸发段的塔体中部一侧、低于塔釜液液面高度的位置设轻苯气液混合物入口，轻苯气体混合物入口与塔体切向连接；塔底液体采出装置采用内外套管结构，其中内管的顶部向上延伸至塔釜液中心部位，内管的底部设轻苯液体出口；外管的顶部与塔体底部连通，外管的下部设轻苯残油出口；靠近塔体底部的内管延伸段外侧设有水平挡板。

2.根据权利要求1所述的一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，其特征在于，所述轻苯气体出口连接加氢预反应器的轻苯气体入口。

3.根据权利要求1所述的一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，其特征在于，所述轻苯气液混合物入口连接轻苯蒸发塔喷射混合器的混合介质出口，轻苯蒸发塔喷射混合器的一个混合介质入口通过再沸器连接轻苯液体出口，另一个混合介质入口与预蒸发器的轻苯液体出口连接；预蒸发器设轻苯液体入口、循环氢气入口和循环氢气出口，循环氢气入口和循环氢气出口通过循环氢气管道连接，循环氢气管道上设预蒸发器喷射混合器；再沸器的换热介质入口连接加氢反应后的轻苯气体管道，再沸器的换热介质出口连接预蒸发器的换热介质入口，预蒸发器的换热介质出口连接加氢后的轻苯气液混合物管道。

4.根据权利要求1所述的一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，其特征在于，所述水平支撑板上方的塔体采用分体结构，通过法兰连接。

5.根据权利要求1所述的一种苯加氢***中的轻苯蒸发塔，其特征在于，所述内管的顶部设喇叭形引流口；水平挡板的面积不小于对应位置塔体截面积的2/3。

6.如权利要求1所述的轻苯蒸发塔的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器形成负压，使粗苯脱重后得到液体轻苯在预蒸发器内高速循环流动，并与加氢反应后的轻苯气体进行换热升温，将液体轻苯预热并大部分气化，形成轻苯气液混合物；

2)以轻苯气液混合物高速通过轻苯蒸发塔喷射混合器形成负压作为动力，使轻苯蒸发塔塔底与再沸器形成一个闭路循环，通过再沸器与加氢反应后的轻苯气体换热，由再沸器供热将剩余的液体轻苯在轻苯蒸发塔内全部气化，该过程中保持塔釜液的液面高度不变；

3)在塔体下部的蒸发段将轻苯气体蒸发，蒸发后的轻苯气体由气化轻苯气体出口引出，经轻苯气体入口进入塔体上部的气雾分离段，然后沿螺旋通道下行；在此过程中实现气液分离，蒸发后的轻苯气体中夹带的大量雾滴通过离心力的作用附着在塔壁上，并沿螺旋通道在自重及气流作用下汇集到隔板上方，由轻苯分离液出口引出，经轻苯分离液入口进入塔体下部的蒸发段，气液分离出的轻苯气体折返180度沿中心管道道向上流动，最终由轻苯气体出口送到后续的加氢预反应器内进行加氢反应；

4)在蒸发段，轻苯气液混合物入口采用切向进料方式，同时由于其位于塔釜液液面的下方，可以使塔釜液保持高速旋转状态，使悬浮在塔釜液中的聚合物在塔壁聚集；而连接轻苯液体出口的内管顶部直接延伸到塔釜液中心部位，从而保证采出的轻苯液体聚合物的含量最少，能够避免或降低再沸器堵塞现象的发生；轻苯残油出口直接与外管相接，通过外管在塔内最低点连续小流量地采出含高浓度聚合物的轻苯残油，内管上设置的水平挡板起挡流作用，能够保证通过轻苯残油出口只采出***悬浮聚合物，而不会将塔釜液中心聚合物含量少的轻苯液体采出。