邓俊辉郑月明
（蒸馏车间）
摘要：介绍了Zupak规整填料在荆门分公司350万吨/年常减压蒸馏装置减压塔的应用情况，分析了改造后取得的效果和目前运行中存在
的问题，并提出了改进建议。
关键词：减压塔规整填料技术改造真空度节能
1概述
中国石化荆门分公司蒸馏（一）装置始建于1969年，设计处理能力为250万吨/年，1978年扩能改造为350万吨/年，其减压塔为燃料-润滑油型，根据原油品种和加工方案的不同，既生产催化原料蜡油，满足两套催化开工生产，又生产润滑油基础油原料，为润滑油系统提供原料。由于设备老化，技术落后，润滑油料质量和总拔水平不尽人意。为了获得最佳的经济效益，在2002年的装置节能改造中对减压塔进行了改造，要求既能按“高真空、低炉温、窄馏份、浅颜”原则生产优质润滑油原料，又能充分提高总拔
出率，满足两套催化装置对原料的要求，同时处理能力要达到全装置400万吨/年的上限。在塔径不变的前提下，考虑解决这些问题的途径有：提高减压塔进料段真空度，尽量深拔；降低减压炉出口温度，减少常压重油裂解；使用新型高效塔盘。在减顶抽真空系统基本不变的情况下，提高进料段真空度，必须设法降低塔内压降，降低塔内油品沸点，这样在油品汽化率一定的情况下，可降低减压炉出口温度。新型规整填料技术的工业应用，可以使提高塔的处理能力，降低塔内压降，提高润滑油质量的目的得以实现。 2规整填料新技术简介
规整填料开发的着眼点是强化膜式和喷雾传质，降低阻力并促进两相流体均布，使规整填料具有高效、低阻力、高通量和便于放大的特点。不同公司生产的规整填料几何形状基本类似，主要差别在于金属板的表面处理及波纹角度与大小。由于规整填料人为地“规定”了填料层中汽液接触途径，规则排列组装，尽量克服两相流体分布不均，同时在整个塔截面上形成许多并列耦合、空间对称的传质小单元，因而保证了分离效率。[1] 为适应扩能改造的需要，以Sulzer的Mellapak和前Glitsch的Gempak规整填料为代表的新型填料在国外蒸馏塔中得到广泛应用，并推动了传质技术发展。为追求更高的能力和效率，Sulzer又推出了Mellapak plus型填料，该系列填料的特点是最大限度地降低每层规整填料之间填料通道局部被堵所致的气体通量下降即能力的下降，在相同比表面积下通量比Mellapak大20～30％，且操作弹性
大，可将塔的有用能力提高50％，效率也优于Mellapak，其设计特点是波纹槽较为平缓。Glitsch也针对Gempak的缺点，开发出了Flexipac HC填料，据资料介绍，其改进情况与Mellapak plus相近，其处理能力相对Gempak可提高20～30％。[2]
Nagaoka公司新开发的Super X-Pack规整填料由悬挂于整个塔高度内的120束细线（对于直径为5m的塔）组成，每束有2万根线，这些细线以三角形或四方型的模式相互连接，在每束的末端，这些细线紧紧缠绕在一起，通过接头与分配器的管道相连。采用这种设计，液体在网线上呈连续均匀的流动，由于没有喷淋和分配不均，因此中间不需要分配器，而一般情况下4～10m应设置一个分配器。其压降仅为常规规整填料的1/3～1/2。[3]
国内在规整填料方面大部分与Mellapak相近。天津大学开发了一种折峰式新型规整填料，称之为Zupak，是普通波纹板规整填料与Intalox散堆填料优良结构的组合，其综合性能更为优良。该填料主要对填料表面结构和开孔作了特殊考虑，与相应型号的Mellapak填料相比，比表面及开孔率增加了10％左右，分离效率约提高10％，通量提高20％，压降降低30％以上，可以保证减压塔能在较大的弹性范围内正常操作。[4]
图1 ZUPAK填料结构示意图
表1 不同填料压降比较[5]
塔径mm 气相负荷
fromthenon
kg/h
液相负荷
kg/h
填料型号
填料高度
/mm
床层压降
/Pa
泛点
百分数％
1 Φ9400 458580 274260 Mellapak plus2200 464 72
2 Φ9400 458580 274260 Zupak22200 416 68
3改造方案
减压塔改造要达到以下主要目的：
●提高减压塔的处理能力，满足装置年加工量400万吨的要求
●提高进料段真空度，达到减压塔深拔的目的
●开好洗涤段，解决减二、减三、减四生产润滑油原料时的产品质量
●适当降低炉温，降低装置加工能
要达到上述要求，最经济有效的办法就
是不改变塔高和塔径，用规整填料改造减压
塔。由于投资资金的限制，不能将全塔都改
造为规整填料，经过论证，决定将减压塔第
5层至第21层（即减二线以下至进料段）
板式塔板改为天津大学的Zupak规整填料
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（见表3）。
减二中循环回流段液体喷淋量及传热
量较大，采用压降小而传热效果较好的
Zupak2填料，可以保证取热要求；减二线
油与减三线油分离段内回流液体分布器采
用导板槽盘式气液分布器，填料采用比表面
积较大且压降适中的Zupak3；减三线油与
减四线油分离段需要较多理论板，因此采用
分馏效果最好但压降最大的Zupak4和较低
压降的Zupak3两段填料，气液分布器仍为导
板槽盘式气液分布器；减四线抽出以下拆除
原脏洗段5#、6#塔盘，加设Zupak2填料，
回流液体分布采用槽盘式气液分布器。
进料由多孔直管式分布器改为天津大2013小企业会计准则
学的具有捕液吸能作用的双切向环流气体
分布器。由于减压塔是汽液两相进料，气速
较高，气体分布器设计的好坏直接影响减压
塔的设计水平和开车效果。双切向环流挡板
式进料分布器虽然是一种性能优良的进气
初始分布器，但由于其向下冲击力较大，轴
向上返气容易产生严重的雾末夹带。天津大
学在双切向挡板式进料分布器的设计基础
上加设了捕液吸能器（见图4），基本消除全面建成小康社会最艰巨最繁重的任务在
了液相的夹带，在减小减四线残炭的同时，
也使进入塔内的气体上返后更加均匀，可以
更好地发挥填料及塔板的效率。[6]
填料塔的液体分布器对填料塔的性能
有举足轻重的影响，一般的槽式液体分布器
具有结构较为简单、安装方便、压降小等优
点。天津大学在传统分布器的基础上采用全
连通式一级槽及导流板、采用加设规整填料的埋藏云梯梁支撑分布槽结构。全连通式一级槽使液体真正能够均匀分布到各二级槽中，而导流板的加设使液体分布更为均匀。它具有气液分布均匀、操作弹性大、压降低、占位低、抗堵塞能力强、
适于进料及采出等优点。
图3 具有捕液吸能功能的双切向挡板式气液分布器
图4 带导流板的槽盘式气液分布器结构示意图
ccbot
[6]
抽真空系统原采用两组两级蒸汽喷射泵，蒸汽设计工作压力0.7MPa ，工作温度220℃，生产中减顶实际真空度93kPa 左右，基本满足生产需要，因此本次改造未做改动。
表3 各段填料流体力学核算结果
填料段塔径填料类型材质理论板数等板高度[1/m] 填料高度{m} 减三线（1） 6.4 Zupak2 304(AISI) 2 1.0 2.11
减二中（2） 6.4 Zupak3 304(AISI) 2 1.8 1.26
减四线（3） 6.4 Zupak4 304(AISI) 3 3.0 1.06
洗涤段（4） 6.4 Zupak3 304(AISI) 2 1.8 1.26
表4 每段填料工艺计算
填料段
汽相
kg/h 液相
kg/h
汽相
密度
kg/m3
液相
密度
kg/m3
表面
张力
并非独生子mN/m
粘度
CP
能力
%
空塔
动能
因子
液体
喷淋量
m3/m2h
top 1 151811 224955 0.54 744 16.2 0.58 46.7 1.78 9.399 btm 1 179174 246400 0.600 734 15.1 0.51 52.3 2.00 10.435 top 2 172639 103876 0.632 732 14.7 0.50 49.9 1.88 4.411 btm 2 172639 103876 0.632 732 14.7 0.50 49.9 1.88 4.411 top 3 165706 64150 0.646 733 14.5 0.51 4
9.3 1.78 2.720 btm 3 134691 52054 0.654 734 14.4 0.53 39.9 1.44 2.204 top 4 125334 11351 0.648 738 15 0.70 25.0 1.34 0.478 btm 4 125334 11351 0.648 738 15 0.70 25.0 1.34 0.478
4改造效果分析
减压塔改造后已运行一年时间，大部分时间处于大负荷生产，全塔操作平稳，调节灵活，适应能力较强，处理能力、产品质量、总拔出率都有所提高，能耗显著降低。改造前后减压塔操作条件对比见表5。
4.1 全塔压降情况
在塔高、塔径和减顶抽真空系统均未改变的前提下，改造后全塔压降由15kPa下降到6kPa，进料段真空度明显提高，见表6。
尽管如此，与全填料塔1~2kpa的压降相比仍偏高，原因是22～28层未作改动，成为减压塔的强阻力区。
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