[科普中国]-催化裂化分馏塔

工作原理

催化裂化分馏塔的基本原理是利用气液相中各组分的相对挥发度的不同进行分离。在塔中，蒸气从塔底向塔顶上升，液体则从塔顶向塔底下降。在每层板上气液两相相互接触时，气相产生部分冷凝，液相产生部分气化。由于液体的部分气化，液相中轻组分向气相扩散，使蒸气中轻组分增多;而蒸气的部分冷凝，使蒸气中重组分向液相扩散，液相中重组分增多，进而使同一层板上互相接触的气液两相趋向平衡。1

基本条件

（1）必须有能够使气液充分接触，进行相间传热和传质的场所，即塔盘(或填料)。

（2）每层塔盘上必须同时存在着组成不平衡的气(上升油气)液(下降回流)两相。为了保证精馏每层塔盘上都有上升油气，就需要提供热源;为了使塔盘上有下降回流，塔顶及各全抽出斗的下方均需有外回流打入，以使其他塔盘上有内回流。

（3）为了达到精馏的目的，不仅要有塔盘，而且要有一定的塔盘数;不仅要有回流，而且要有合适的回流量。1

分馏效果

分离精确度在精馏过程中也叫分馏精确度，用来表示分馏塔的分馏效果。

对二元系来说，指的是轻、重两组分间是否达到有效的分离。对多元系，则是指轻、重关键组分之间的分离程度。

对复杂系来说，两个相邻馏分之间的分馏精确度，通常用这两馏分的馏分组成或蒸馏曲线的相互关系来表示。倘若较重馏分的初馏点高于较轻馏分的终馏点，则称这两个馏分之间有一定的“间隙”;反之称为“重叠”。重叠意味着一部分轻馏分进入到重馏分里去了，或者是一部分重馏分进入到轻馏分里去了。其结果，既降低了轻馏分的收率又损害其质量。显然，重叠是由于分馏精确度较差所造成的，而间隙则意味着较高的分离精确度。间隙愈大，说明分馏精确度愈高。

影响因素

1、混合物气液两相的物理性质。

主要有温度、相对挥发度、扩散系数、表面张力和重度等。

液体粘度高，传质困难，板效率则低;相时挥发度大，液相传质阻力大，使效率降低。气液相的扩散系数及表面张力对板效率均有一定影响。

2、精馏塔的结构

主要有出口堰高度、液体在板上的流程长度、板间距、降液部分大小及结构，还有阀、筛孔、或泡帽的结构、排列与开孔率。

1）出口液流堰高度

出口液流堰高度增高使板上的液层高度及滞液量增加，增大两相接触时间和传质面积，有利于板效率提高:但出口液流堰高度的增高，将使蒸气流经塔板阻力增大，雾沫夹带也有所增加。

2）塔板上液流流程长度

塔板上液流流程长度增大，将减少板上的返混，使板效率增高:但进出口堰间的液面落差增大，特别对液流量大，结构复杂的塔板尤其如此，必将恶化气流均匀分布。

3、操作变量

主要有气速、回流比、温度及压力等。

1）蒸气速度

它对于板效率产生复杂的影响。一方面，随气速的增高，传质系数、传质界面增大，漏液可以消除，有利于效率的提高;另一方面，随气速的增高，雾沫夹带，板上流体混合程度的增强，两相接触时间变短，对效率起不利的影响。

2）液体流率(单位塔截面的液流量)

对板效率也产生复杂的影响。随液体流率增大，液体与气体接触时间减小，塔板上液体进口与出口处产生液面落差增大将影响气流均匀分布，随液流夹带入下面塔板的泡沫量可能增多，这些将使板效率恶化;但液体流率的增大，返混情况将有所改善，传质系数和传质面积将有所增大。1

工艺特征

1)分馏塔底设有脱过热段,处理物料为复杂混合物;

2)塔顶多采用循环回流,有侧线抽出;

3)大量采用中部循环回流来控制各段温度;

4)从塔底进料,进料为过热油气。1

与其他分馏塔区别

(1)有脱过热和洗涤粉尘的油浆换热段

催化裂化分馏塔的进料是高温的，带有催化剂粉尘的过热油气。因此在塔底设油浆循环回流以冷却过热油气并洗涤催化剂。

(2)全塔余热敏大

催化分馏塔的进料是450℃以上的高温过热油气。因此，在满足分离要求的前提下，尽量减少顶部回流的取热量，增加温度较高的油浆及中段循环回流的取热量，以便于充分利用高能位热量换热和发生蒸汽。

(3)系统压降要求小

为提高气压机入口压力，降低气压机的能耗，提高气压机处理能力，应尽量减少分馏系统的压降，包括大油气管线的压降、各塔盘的压降、分顶油气管线和冷凝冷却器以及从油气分离器到气压机入口的压降。努力减少系统压降可表现在以下几个方面:

①采用固舌形塔盘。

②不宜过多增加塔盘数。因为催化裂化产品的分离要求比较容易满足，因此不必增加塔盘。一般在28~32层。

③减少分馏塔顶油气管线及冷凝冷却器的压降。因为伴随再生催化剂带入反应系统的惰性气体以及反应产生的低分子量的气体，在分馏塔顶冷凝冷却器的操作条件下不能冷凝下来，因此如果采用冷回流而不是顶循环回流，将不仅降低冷凝冷却效果，而且使这部分及塔中的压降增加。采用顶循环回流还可以使塔顶冷却面积减小，水、电等消耗降低，并回收部分低温位的热能。

④有吸收油流程。在吸收稳定系统巾要用轻柴油或相当于轻柴油的馏分，在再吸收塔内对吸收解吸塔顶的贫气进行吸收，以减少随干气带走的汽油量。吸收后的富吸收油再返回分馏塔。1