馬 林，張星楠，劉景平，馬浩翔

（1.吉林石化公司動(dòng)力一廠，吉林吉林 132022；2.吉林石化公司倉(cāng)儲(chǔ)中心，吉林吉林 132022；3.吉林石化公司丙烯腈廠，吉林吉林 132022）

0 引言

吉林石化公司丁二烯裝置采用瑞翁CPB 工藝，從乙烯裂解裝置的裂解C4 中抽提聚合級(jí)1,3-丁二烯。裝置原設(shè)計(jì)丁二烯產(chǎn)品純度為99.45%（質(zhì)量比），總?cè)矡N含量20 mg/kg。近年來(lái)市場(chǎng)對(duì)高端丁二烯產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高要求，即總?cè)矡N含量在5 mg/kg 以下，因此對(duì)丁二烯裝置精餾塔（C-108、C-109）進(jìn)行了改造，進(jìn)一步升級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量。

1 改造前精餾塔流程介紹及其狀況

改造前，丁二烯第一精餾塔（C-108）共有70 層（精餾段為1#～10#層、提餾段為11#～70#）F1 浮閥塔板，每層36 個(gè)浮閥，塔徑為800 mm，降液管為弓形；第二精餾塔（C-109）共有85 層（精餾段為1#～29#、提餾段為30#～85#）F1 浮閥塔板，每層118 個(gè)浮閥，塔徑為1300 mm，降液管為弓形（圖1）。下文中第一精餾塔和第二精餾塔簡(jiǎn)稱兩塔。

圖1 精餾塔工藝流程

2019 年12 月對(duì)兩塔進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定負(fù)荷為2630 kg/h。由表1 和表2 可以看出，兩塔負(fù)荷由原設(shè)計(jì)的1673 kg/h 提高到2624 kg/h 以后，出現(xiàn)以下4 個(gè)問(wèn)題：①兩塔壓差增大；②精餾塔已經(jīng)在極限負(fù)荷下操作，C-109 塔回流比已由原設(shè)計(jì)的4.7 提高到5.9，造成兩塔能耗增加較多；③C-109 塔釜排放量過(guò)大，導(dǎo)致丁二烯日損失量過(guò)大；④在目前負(fù)荷下無(wú)法生產(chǎn)市場(chǎng)急需的低炔丁二烯。

表1 第一精餾塔（C-108）工藝條件和改造前標(biāo)定結(jié)果

表2 第二精餾塔（C-109）工藝條件和改造前標(biāo)定結(jié)果

2 改造方案

2.1 選用矩形/梯形齒形導(dǎo)向浮閥塔盤(pán)的原因[1]

（1）導(dǎo)向浮閥上設(shè)置有大小適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向孔，在操作中借助導(dǎo)向孔吹出的少量氣體推動(dòng)塔板上的液體流動(dòng)，以減小甚至消除塔板上的液面梯度。

（2）導(dǎo)向浮閥為矩形，兩端設(shè)有閥腿，在操作中氣體從兩側(cè)吹出，氣液方向與塔板上的液流方向相互垂直，可減小塔板上的液體返混程度。而且氣體從閥孔出來(lái)后，通過(guò)浮閥邊緣的齒縫，被進(jìn)一步分散撕裂，從而大大提高氣體的分散度和傳質(zhì)效率。

（3）塔板上的梯形浮閥，適當(dāng)排布在塔板弓形區(qū)，因從梯形浮閥兩側(cè)流出的氣體有向前的推力，從而消除塔板上的液體停滯區(qū)。

（4）導(dǎo)向浮閥操作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)像Fl 浮閥易磨損脫落現(xiàn)象，操作安全可靠。

2.2 實(shí)施過(guò)程

保持兩塔的塔徑、塔板數(shù)、板間距均不變，利用原來(lái)的塔支撐圈及焊接件，降液管不作改動(dòng)，將原F1 型塔盤(pán)全部更換成矩形/梯形齒形導(dǎo)向浮閥塔盤(pán)，其中C-109 的塔盤(pán)在合適的位置加開(kāi)了篩孔，以提高開(kāi)孔率（表3）。

表3 組合導(dǎo)向浮閥塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)

改造后精餾塔塔板效率提高15%左右，處理能力提高30%以上，塔板壓降減小20%左右，1,3-丁二烯產(chǎn)品中總?cè)矡N含量由原設(shè)計(jì)20 mg/kg 下降到低于5 mg/kg（表4、圖2、圖3）。

表4 雙塔相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及相應(yīng)層流體力學(xué)計(jì)算結(jié)果

從表4 可以看出，兩塔設(shè)計(jì)點(diǎn)均位于負(fù)荷性能圖的正常操作范圍內(nèi)，能夠滿足改造要求（圖2～圖3）。

圖2 C108 塔10#～70#層負(fù)荷性能

圖3 C109 塔30#～85#層負(fù)荷性能

3 改造效果

丁二烯裝置丁二烯精餾塔C-108/C-109 兩塔改造于2020 年9 月中旬裝置檢修期間進(jìn)行實(shí)施，僅用時(shí)2 d 原155 層F1 型浮閥塔盤(pán)全部一代一更換為矩形/梯形齒形導(dǎo)向浮閥塔盤(pán)。改造后裝置于9 月下旬投用，分離效率明顯提高：兩塔在開(kāi)車(chē)脫水、脫炔階段分離效果已明顯顯現(xiàn)，從進(jìn)料到合格產(chǎn)出產(chǎn)品由原來(lái)的48 h 縮短到36 h；第二精餾塔C-109 塔頂1,3-丁二烯產(chǎn)品中總?cè)矡N含量，由原設(shè)計(jì)低于20 mg/kg 下降至低于5 mg/kg；兩塔壓差恒定為30 kPa/38 kPa，低于設(shè)計(jì)值50 kPa/60 kPa 和改造前值50 kPa/65 kPa；改造前曾多次發(fā)生過(guò)塔壓差波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，改造后未發(fā)生過(guò)壓差波動(dòng)現(xiàn)象，始終可以穩(wěn)定生產(chǎn)總?cè)矡N低于5 mg/kg 的丁二烯產(chǎn)品（表5、表6）。上述兩塔及再沸器到目前已運(yùn)行4 個(gè)月，未發(fā)現(xiàn)堵塞跡象。

表5 第一精餾塔（C-108）改造前后標(biāo)定結(jié)果比較

表6 第二精餾塔（C-109）改造前后標(biāo)定結(jié)果比較

10 月1 日—10 月7 日，在采樣點(diǎn)S122 每天采樣一次，標(biāo)定丁二烯產(chǎn)品總?cè)矡N含量，數(shù)據(jù)分別為5 mg/kg、2 mg/kg、4 mg/kg、5 mg/kg、3 mg/kg、4 mg/kg、3 mg/kg，平均值為4 mg/kg。

4 結(jié)束語(yǔ)

石化公司丁二烯裝置丁二烯精餾塔（C-108、C-109）兩塔改造，具有投資較少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)、裝置節(jié)能減排的目的。

（1）1,3-丁二烯產(chǎn)品中總?cè)矡N含量由原設(shè)計(jì)低于20 mg/kg下降至低于5 mg/kg，同時(shí)丁二烯產(chǎn)品由99.45% 提高到了99.85%，達(dá)到次改造目的。

（2）經(jīng)過(guò)改造，按照目前狀況每年（按每年有1/2 的時(shí)間生產(chǎn)高純低炔丁二烯）可減少C-109 塔釜排放丁二烯73.4×4000=293 600 kg。

（3）C-108 塔與C-109 塔的塔壓差由原來(lái)的55 kPa/65 kPa 降為30 kPa/38 kPa，提高塔的分離效率，降低塔的熱負(fù)荷，裝置的整體能耗降低。

（4）從目前塔的各參數(shù)分析，運(yùn)行4 個(gè)月來(lái)，塔無(wú)堵塞跡象，預(yù)計(jì)兩塔的運(yùn)行周期將會(huì)延長(zhǎng)。

總之，石化公司丁二烯裝置丁二烯精餾塔C-108/C-109 的改造項(xiàng)目非常成功，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品升級(jí)的目的。