宋滔(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

苯乙烯是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯樹(shù)脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物等，此外，還廣泛應(yīng)用于制藥及選礦等行業(yè)，用途十分廣泛[1]。

某苯乙烯裝置采用乙苯負(fù)壓脫氫制苯乙烯技術(shù)[2]，通過(guò)剖析第一運(yùn)行周期汽提塔出現(xiàn)的問(wèn)題，有針對(duì)性地實(shí)施技術(shù)改造，為裝置安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行提供保障。

1 汽提塔作用及流程介紹

苯乙烯裝置汽提塔T-301主要作用是對(duì)工藝凝液進(jìn)行處理，通過(guò)水蒸汽的汽提作用，脫除自塔頂流下的工藝凝液中的烴類(lèi)物質(zhì)，烴類(lèi)混合物從塔頂采出進(jìn)入汽提塔冷凝器E-307殼程被冷凝后返回到油水分離器V-305罐，不凝氣則排放至后冷器E-306前隨脫氫尾氣出裝置。

脫除烴類(lèi)后的冷凝液由塔釜排出，經(jīng)過(guò)工藝水處理系統(tǒng)除去凝液中含有的催化劑粉末及聚合物顆粒雜質(zhì)，以達(dá)到鍋爐給水的標(biāo)準(zhǔn)。

2 汽提塔原設(shè)計(jì)概況

該塔為高效塔盤(pán)結(jié)構(gòu)，共設(shè)有13層塔盤(pán)，塔徑為DN2000，單溢流結(jié)構(gòu)，板間距為500 mm，篩板塔孔徑12 mm。

具體結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 T-301結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表

流體力學(xué)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 T-301流體力學(xué)計(jì)算結(jié)果

流體力學(xué)計(jì)算表明，該塔盤(pán)完全滿足設(shè)計(jì)要求，操作彈性可在60%～125%或更大范圍內(nèi)正常操作，并且全塔壓降＜10 kPa。

3 運(yùn)行中存在的問(wèn)題及原因分析

3.1 主要出現(xiàn)的問(wèn)題

T-301操作的關(guān)鍵在于保證塔釜工藝凝液油相合格的前提下，防止汽提塔板聚合。然而目前該塔的主要問(wèn)題是塔盤(pán)堵塞，壓差變大，操作彈性變小，若受前系統(tǒng)影響導(dǎo)致進(jìn)塔溫度降低，會(huì)使烴類(lèi)物質(zhì)未能在上部塔盤(pán)有效汽提出塔，則加重了下部塔盤(pán)的分離負(fù)荷，為保證工藝凝液中的油相合格，需要加大汽提蒸汽，汽提蒸汽加大由于受塔盤(pán)堵塞分離效率變低影響，汽提蒸汽并不能及時(shí)攜帶油相從塔頂排出，導(dǎo)致塔的壓差升高，并伴隨有液泛現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致整個(gè)塔操作紊亂，系統(tǒng)波動(dòng)較大。

從表3中可以看出，T-301塔壓差目前運(yùn)行值明顯高于設(shè)計(jì)值，并且在運(yùn)行過(guò)程中，塔壓差和液位均波動(dòng)較大，壓差在8～38 kPa間波動(dòng)，液位在25%～100%之間波動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性差。

表3 T301設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)比表

3.2 主要問(wèn)題原因分析

(1)由于大量催化劑粉塵及少量苯乙烯聚合物在塔盤(pán)上積聚，堵塞塔盤(pán)篩孔，塔板效率變低，為滿足裝置生產(chǎn)負(fù)荷，同時(shí)要保證工藝凝液外送質(zhì)量合格，有時(shí)需要加大汽提蒸汽，就形成了降液管液泛甚至淹塔[3]。若氣體流量一定而液體流量加大，液體通過(guò)降液管的阻力增加，以及板上液層加厚，使板上下的壓力差加大，都會(huì)使降液管內(nèi)液面升高，也會(huì)導(dǎo)致液泛，塔板堵塞降低了塔的操作彈性，不能滿足高負(fù)荷液相進(jìn)料下的正常操作。

(2)塔板開(kāi)孔率設(shè)計(jì)偏小，降液管底隙偏低，液體在降液管和塔板上的停留時(shí)間長(zhǎng)，一定程度上能加重凝液中攜帶的催化劑粉塵和聚合物顆粒在塔板上的積聚，從而導(dǎo)致該塔的操作異常。

(3)由于該塔進(jìn)料溫度受前系統(tǒng)空冷和循環(huán)水換熱器共同控制，空冷受環(huán)境溫度影響較大，尤其是在暴雨或大風(fēng)天氣，循環(huán)水換熱器也受循環(huán)水管網(wǎng)溫度變化影響，進(jìn)料溫度波動(dòng)容易造成該塔分離異常。

4 問(wèn)題解決措施

(1)根據(jù)運(yùn)行值經(jīng)驗(yàn)摸索，控制空冷冷后溫度在57 ℃，控制E-306冷后溫度在36 ℃，若出現(xiàn)環(huán)境溫度變化或管網(wǎng)循環(huán)水溫度波動(dòng)較大，及時(shí)通知外操啟停空冷風(fēng)機(jī)或聯(lián)系公用工程適當(dāng)提高循環(huán)水溫度，以穩(wěn)定進(jìn)塔溫度。異常波動(dòng)大時(shí)，通過(guò)減少塔釜蒸汽，通過(guò)工藝凝液大流量在線洗塔，將塔板上的積聚物沖入泵入口過(guò)濾器，以此方式減少塔板上的積聚物對(duì)塔的穩(wěn)定運(yùn)行有一定改善作用。另外，在第一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，兩次將工藝凝液切出T-301系統(tǒng)，進(jìn)塔清理塔板上的積聚物，以保證塔的正常運(yùn)行。

(2)結(jié)合前系統(tǒng)油水分離器V-305內(nèi)擋板高度，高控V-305罐水室以及V-312聚結(jié)器界位，增加油水分離時(shí)間，減少苯乙烯帶入汽提塔形成聚合物的可能。

(3)對(duì)該塔進(jìn)行技術(shù)改造，增加該塔開(kāi)孔率，提高降液管底隙高度，擴(kuò)大底部5層塔盤(pán)孔徑，減小液相在降液管及塔板上的停留時(shí)間，在滿足負(fù)荷提升分離效率的同時(shí)減少催化劑粉塵、聚合物等雜物在塔板上積聚。

5 技術(shù)改造方案及運(yùn)行效果

為滿足裝置負(fù)荷提升需求，同時(shí)解決該塔出現(xiàn)的異常問(wèn)題，對(duì)該塔進(jìn)行技術(shù)改造，將塔板開(kāi)孔率由6.51%提高到11.04%，降液管底隙由60 mm提高至90 mm，底部5層塔盤(pán)孔徑由φ12 mm擴(kuò)大至φ20 mm，操作彈性由原設(shè)計(jì)的60%～125%提高至70%～140%或更大范圍內(nèi)正常操作，將操作彈性放大，減小在高負(fù)荷下運(yùn)行塔發(fā)生液泛的可能。流體力學(xué)計(jì)算結(jié)果改造前后對(duì)比如表4所示。

表4 塔板改造前后流體力學(xué)計(jì)算結(jié)果對(duì)比

從表4可知，改造后塔板和降液管泛點(diǎn)率均在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)，塔的壓降在10 kPa以內(nèi)，液體在降液管和塔板上的停留時(shí)間減小。從實(shí)際運(yùn)行效果看，該塔在110%負(fù)荷進(jìn)料的情況下，塔壓差基本穩(wěn)定在10 kPa以內(nèi)，塔釜凝液中烴類(lèi)分析結(jié)果＜1 mg/kg，并且塔的進(jìn)料溫度較改造前降低5 ℃，塔的分離效果變好，操作彈性變大，液位和塔壓差均很穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)需求。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)催化劑粉塵和苯乙烯聚合物堵塞塔板篩孔，導(dǎo)致塔的分離效率降低，在高負(fù)荷下塔發(fā)生液泛造成異常波動(dòng)大。

(2)良好的塔板設(shè)計(jì)對(duì)特殊工況下保障塔的分離效果及正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

(3)改造后的塔板在110%負(fù)荷下運(yùn)行穩(wěn)定，塔的差壓在10 kPa以內(nèi)，工藝凝液中的烴類(lèi)＜1 mg/kg，滿足生產(chǎn)需求。