專利名稱：一種co變換冷凝液汽提塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種CO變換冷凝液汽提塔。
背景技術：
煤氣化或渣油氣化產生的合成氣中含有較高濃度的CO氣體，合成氣用于生產甲醇或尿素等產品時均需配置CO變換單元，通過與水蒸汽反應將合成氣中的部分或絕大部分CO除去，生成與CO等摩爾的氫氣。變換反應為了提高轉化率和控制床層溫度，一般要求加入過量的水蒸汽，變換反應剩余的水蒸汽在余熱回收系統降溫變成凝液，稱之為變換冷凝液。通常變換冷凝液溶解有少量氨和二氧化碳等氣體，需送到變換冷凝液汽提塔用蒸汽進行汽提，汽提出氨和二氧化碳等有害氣體后，再將變換汽提冷凝液循環補入到變換系統， 以減少廢水排污總量，提高變換單元水的利用率。通常CO變換冷凝液的汽提僅設置單臺汽提塔，塔體的頂部設有汽提氣出口，塔體的底部設有變換汽提冷凝液出口，塔體側壁的上部設有變換冷凝液入口，塔體側壁的下部設有汽提蒸汽入口。其工藝流程為從界區來的低壓蒸汽首先進入冷凝液汽提塔的下部，從上游來的變換冷凝液由塔的上部通過噴頭均勻噴出，塔的中部裝有填料，向下流動的變換冷凝液和向上流動的低壓蒸汽在填料層逆流接觸，從變換冷凝液中汽提出的含有氨和二氧化碳等有害氣體的汽提氣從塔頂排出，經過換熱降溫分液后送火炬系統焚燒，汽提后的變換汽提冷凝液從塔底流出，重新循環補入到變換系統。設置單臺汽提塔主要存在如下缺點首先是CO變換冷凝液汽提塔從塔頂汽提出的汽提氣中同時含有二氧化碳和氨，這樣，在后續的冷凝過程中，二氧化碳和氨極易生成銨鹽結晶物，堵塞管道和冷凝器；其次是進入冷凝液汽提塔的變換冷凝液來自上游不同設備， 且溫度也不盡相同的幾股流體的混合物流，同時從冷凝液汽提塔側壁的上部一次性加入， 沒有充分利用好不同物流的溫度梯度，也就是說對幾股物流的溫位和能量利用不夠科學合理，其結果是出冷凝液汽提塔的汽提氣溫度較高，增加了后序程序中汽提氣的冷凝循環用水量以及用于汽提的低壓蒸汽用量。又如專利號為ZL 200910098944. 6的中國發明專利所公開的《一種CO變換中工藝冷凝液的汽提方法》，為了解決變換冷凝液汽提系統發生銨鹽結晶堵塞的問題，其采用兩個汽提塔分別對二氧化碳和氨進行汽提，避免了二氧化碳和氨在冷凝系統中同時存在的可能性，延長了變換裝置穩定運行的周期。但仍然存在出二氧化碳汽提塔的汽提氣溫度較高， 后序工序必須對汽提氣進行冷凝，冷凝循環用水量高，能耗高；其次是汽提塔操作系統控制復雜且欠穩定，原因是兩個汽提塔是通過管道連接，需要分別控制上塔和下塔的操作壓力來控制汽提蒸汽的二次分配量和抽氨量，任何一個汽提塔在運行時發生壓力波動，均會波及另外一個塔的壓力穩定，進而影響汽提蒸汽的二次分配量和抽氨量，所以說控制比較復雜且穩定性不太理想。發明內容本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種能有效利用不同物流的溫差、控制簡單、操作穩定且能將汽提氣中氨和二氧化碳分離的CO變換冷凝液汽提塔。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為該CO變換冷凝液汽提塔，包括塔體，塔體的頂部設有第一汽提氣出口，塔體的底部設有供變換汽提冷凝液排出的液體出口，塔體側壁的下部設有低壓蒸汽進口，塔體側壁的中上部設有供冷凝液進入塔體的冷凝液進口 ；其特征在于所述的冷凝液進口有多個，并且這些冷凝液進口并排間隔設置；同時，所述塔體側壁的中部還設有供氨蒸汽抽出的第二汽提氣出口。各所述冷凝液進口所在位置對應塔體部分的直徑不相同，且塔體從上到下直徑依次增大。由于塔底的氣相負荷最大，塔的中部將氨蒸汽抽出后，塔的氣相負荷相應變小，另外液相負荷是由塔頂到塔底逐級增加，所以采用變徑塔體，使塔的氣液相負荷的匹配始終處于最佳狀態，進而使塔操作穩定且汽提分離效果好，同時可節省塔體的設備材料投資約 20%。較好的，所述的冷凝液進口有2-3個。對應于各所述的冷凝液進口所述塔體內還設有將變換冷凝液向下均勻噴出的多個凝液分布器，各所述凝液分布器對應連接各所述的冷凝液進口。所述的凝液分布器包括與所述的冷凝液進口相連通的直液管和間隔設置在該直液管上的多個弧形的支管，各所述支管的兩端分別連通所述的直液管；并且所述的直液管和各所述的支管朝向所述塔體底部一側的管壁均設有多個出液孔，并且各出液孔的截面積之和大于等于1. 5倍的所述變換冷凝液進口的截面積。各所述的支管大致呈同心圓設置。所述塔體內還設有能將低壓蒸汽在塔體內均勻噴出的低壓蒸汽分布器，該低壓蒸汽分布器連通所述的低壓蒸汽進口。所述的低壓蒸汽分布器包括與所述的低壓蒸汽進口相連通的主氣管，該主氣管朝向所述塔體底部一側的管壁上設有出氣缺口，出氣缺口的橫截面積大于等于三倍的所述低壓蒸汽入口的截面積。與現有技術相比較，本實用新型將來自上游的變換冷凝液根據溫度的不同，分成多股物流分別進入冷凝液汽提塔的不同部位，科學合理的利用不同變換冷凝液的溫位和能量梯度，節省了用于汽提的低壓蒸汽用量，減少了后系統用于冷凝汽提氣的循環冷卻水用量，并省掉了現有技術中二氧化碳汽提塔后序程序必須設置的余熱回收裝置。同時，根據二氧化碳和氨在變換冷凝液中被汽提出的難易程度，將變換冷凝液中的二氧化碳在塔的頂部汽提出，氨在塔的中部汽提抽出，避免二氧化碳和氨在冷凝系統中同時存在的可能性，有效解決銨鹽結晶堵塞問題，汽提塔控制簡單、操作穩定，延長了變換裝置穩定運行的周期。
圖1為本實用新型實施例1裝配結構的平面示意圖；圖2為本實用新型實施例1中冷變換冷凝液進口分布器的平面示意圖；圖3為沿圖2中A-A線的剖視圖；圖4為沿圖2中B-B線的剖視圖；圖5為本實用新型實施例1中熱變換冷凝液進口分布器的平面示意圖；具體實施方式
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以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
以下結合附圖實施例來詳細說明本實用新型。如圖1至圖5所示，該CO變換冷凝液汽提塔包括塔體1，本實施例中的塔體從上至下由上封頭14、上段筒體12、過渡段10、中段筒體8、過渡段6、下段筒體3和下封頭1焊接而成，下段至上段筒體直徑逐級減小，各段筒體之間通過過渡段連接。塔體1的頂部設有供二氧化碳酸性氣排出的第一汽提氣出口 15，上段筒體12側壁靠近上封頭處設有第一變換冷凝液進口 13 ；中段筒體8側壁靠近上部過渡段10處設有第二變換冷凝液進口 9 ；塔體的底部即下封頭1的底部設有變換汽提冷凝液出口 17 ；下段筒體3側壁靠近下封頭1處設有低壓蒸汽進口 18 ；下段筒體3側壁靠近上部過渡段6處設有氨蒸汽出口 16和回流液進口 5。本實施例中的汽提塔的變換冷凝液處理量為60噸/小時。變換冷凝液有兩股物流，其中一股是來自第一分離器的工藝冷凝液，溫度為40°C，另外一股是來自第二分離器的工藝冷凝液，溫度為90°C。溫度為40°C工藝冷凝液從第一變換冷凝液進口 13進入汽提塔， 溫度為90°C工藝冷凝液從第二變換冷凝液進口 9進入汽提塔。如果有三股溫度不同的物流，也可以設置三個變換冷凝液進口，溫度最低的變換冷凝液進口設置的汽提塔的最高處，用于冷凝汽提氣體，其余各股變換冷凝液進口位置的確定原則是要求各股變換冷凝液的溫度盡量接近各個進料口處塔盤的操作溫度。例如有溫度為40°C、9(TC、12(rC的三股變換冷凝液需要汽提，則溫度為40°C變換冷凝液從塔的上部側壁進入，溫度為90°c變換冷凝液從塔的中上部，且塔盤操作溫度接近90°C的此處塔盤上部側壁進入，120°c的流股進入原則同90°C。當有多股溫度不同的物流時，為了簡化汽提塔的結構，不宜設置過多的冷凝液進口，以2 3個進口為宜，可以對溫差小的流股進行合并，否則會導致塔的直徑不同的段數太多，塔的結構太過復雜。冷凝液分布器2，對應于第一變換冷凝液進口 13和第二變換冷凝液進口 9設有兩個。這兩個冷凝液分布器的結構相同，均包括與各自的變換冷凝液進口相連通的直線形的直液管21和多個弧形的支管22。其中，各支管22的兩端分別連通直液管21，并且，這些支管大致呈同心圓形分布；直液管21和各支管朝向塔體底部一側的管壁均設有多個出液孔 23，并且各出液孔的截面積之和為3倍的對應的變換冷凝液進口的截面積。低壓蒸汽分布器3，用于將低壓蒸汽在塔體內均勻噴出的低壓蒸汽分布器，包括與低壓蒸汽進口相連通的主氣管31，該主氣管朝向所述塔體底部一側的管壁上設有出氣缺口 32，出氣缺口 32的橫截面積為低壓蒸汽入口截面積的3倍。將本實施例中的CO變換冷凝液汽提塔配套有效氣(H2+C0)為85000Nm3/h的一氧化碳變換裝置。其處理物流有兩股，其中一股是來自變換工序第一分離器的工藝冷凝液，溫度為40°C，另外一股是來自變換工序第二分離器的工藝冷凝液，溫度為90°C。溫度為40°C 的工藝冷凝液從第一變換冷凝液進口 13進入汽提塔，對塔頂汽提氣進行洗滌冷卻降溫；溫度為90°C的工藝冷凝液從第二變換冷凝液進口 9進入汽提塔；低壓蒸汽從汽提塔的底部進入；兩股變換冷凝液和向上流動的低壓蒸汽在填料層逆流接觸，二氧化碳在上塔首先被汽提出，然后從塔頂排出；在較高溫度下溶解在工藝冷凝液中的氨在下塔被汽提出，氨蒸汽從塔的中部被側抽出，抽出后的部分氨蒸汽經冷凝后返回汽提塔的中部作為回流，其余不凝
5氣送火炬，汽提后的變換汽提冷凝液從塔底流出，重新循環補入到變換系統使用。對比例采用背景技術中的汽提塔，變換冷凝液的處理量為60噸/小時。上游來的40°C 和90°C兩股變換冷凝液混合后一起從汽提塔的上部送入，通過噴頭均勻噴出，低壓蒸汽從塔的下部引入，向下流動的變換冷凝液和向上流動的低壓蒸汽在填料層逆流接觸。出汽提塔的汽提氣溫度在140°C左右，汽提氣中同時含有氨、二氧化碳和水蒸氣，不能直接排入火炬系統，必須經過后序的冷凝裝置換熱降溫分液后才能送火炬系統焚燒，汽提后的變換汽提冷凝液從塔底流出，重新循環補入到變換系統。冷卻水用量大，并且氨和二氧化碳同時存在易發生銨鹽結晶堵塞管道，穩定運行周期短。表1列出了相同處理量的情況下，實施例、對比例和ZL 200910098944. 6物耗等具體工藝情況。表 權利要求1.一種CO變換冷凝液汽提塔，包括塔體，塔體的頂部設有第一汽提氣出口，塔體的底部設有供變換汽提冷凝液排出的液體出口，塔體側壁的下部設有低壓蒸汽進口，塔體側壁的中上部設有供冷凝液進入塔體的冷凝液進口 ；其特征在于所述的冷凝液進口有多個，并且這些冷凝液進口并排間隔設置；同時，所述塔體側壁的中部還設有供氨蒸汽排出的第二汽提氣出口。
2.根據權利要求1所述的變換冷凝液汽提塔，其特征在于各所述冷凝液進口所在位置對應塔體部分的直徑不相同，且從上至下塔體的直徑依次增大。
3.根據權利要求2所述的變換冷凝液汽提塔，其特征在于所述的冷凝液進口有2-3個。
4.根據權利要求1至3任一權利要求所述的CO變換冷凝液汽提塔，其特征在于對應于各所述的冷凝液進口所述塔體內還設有將變換冷凝液向下均勻噴出的多個凝液分布器，各所述凝液分布器對應連接各所述的冷凝液進口。
5.根據權利要求4所述的CO變換冷凝液汽提塔，其特征在于所述的凝液分布器包括與所述的冷凝液進口相連通的直液管和間隔設置在該直液管上的多個弧形的支管，各所述支管的兩端分別連通所述的直液管；并且所述的直液管和各所述的支管朝向所述塔體底部一側的管壁均設有多個出液孔，并且各出液孔的截面積之和大于等于1. 5倍的所述變換冷凝液進口的截面積。
6.根據權利要求5所述的CO變換冷凝液汽提塔，其特征在于各所述的支管大致呈同心圓設置。
7.根據權利要求4所述的CO變換冷凝液汽提塔，其特征在于所述塔體內還設有能將低壓蒸汽在塔體內均勻噴出的低壓蒸汽分布器，該低壓蒸汽分布器連通所述的低壓蒸汽進
8.根據權利要求7所述的CO變換冷凝液汽提塔，其特征在于所述的低壓蒸汽分布器包括與所述的低壓蒸汽進口相連通的主氣管，該主氣管朝向所述塔體底部一側的管壁上設有出氣缺口，出氣缺口的橫截面積大于等于三倍的所述低壓蒸汽入口的截面積。
專利摘要本實用新型涉及到一種CO變換冷凝液汽提塔，包括塔體，塔體的頂部設有第一汽提氣出口，塔體的底部設有供變換汽提冷凝液排出的液體出口，塔體側壁的下部設有低壓蒸汽進口，塔體側壁的中上部設有供冷凝液進入塔體的冷凝液進口；其特征在于所述的冷凝液進口有多個，并且這些冷凝液進口并排間隔設置；同時，所述塔體側壁的中部還設有供氨蒸汽排出的第二汽提氣出口。與現有技術相比較，本實用新型科學合理的利用不同變換冷凝液的溫位和能量梯度，節省了用于汽提的低壓蒸汽用量，減少了后系統用于冷凝汽提氣的循環冷卻水用量，并省掉了現有技術中后序程序必須設置的余熱回收裝置。同時避免二氧化碳和氨在冷凝系統中同時存在的可能性，有效解決銨鹽結晶堵塞問題，延長變換裝置穩定運行的周期。
文檔編號C02F1/20GK202246140SQ20112033074
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者盧新軍, 唐永超, 張曉寧, 張駿馳, 徐潔, 施程亮, 李紹紅, 許仁春, 陸亞東, 陳莉, 黃彬峰 申請人:中國石化集團寧波工程有限公司, 中國石化集團寧波技術研究院, 中國石油化工股份有限公司