金陵石化 PX抽余液塔改造

黃翔云

(中國石化金陵分公司 ,江蘇南京 210033)

金陵石化 PX抽余液塔改造

黃翔云

(中國石化金陵分公司 ,江蘇南京 210033)

金陵 PX裝置首次開工后一直不能滿負(fù)荷運行,主要原因是抽余液塔設(shè)計不夠合理,在高負(fù)荷狀態(tài)下,抽余液塔分離不清。后來經(jīng)過停工消缺改造,裝置在滿負(fù)荷狀態(tài)下運行良好。

抽余液塔 ;改造

1 前言

金陵分公司 60萬 t/a對二甲苯聯(lián)合裝置采用國內(nèi)與國外先進技術(shù)相結(jié)合的組合工藝技術(shù)方案,以直餾石腦油和加氫裂化石腦油為原料,生產(chǎn)苯、對二甲苯、鄰二甲苯和重芳烴等產(chǎn)品。其中吸附分離由美國UOP公司提供工藝包,工程設(shè)計(包括公用設(shè)施)由洛陽石油化工工程公司承擔(dān),施工安裝由中石化第二建設(shè)公司負(fù)責(zé)。

裝置于 2008年 12月 25日一次開車成功。前期由于化工市場低迷,再加上原料短缺,裝置一直處于低負(fù)荷運行狀態(tài)。低負(fù)荷運行 T201分離效果較好,側(cè)線 PDEB含量小于 100×10-6,塔底解吸劑C8A含量小于 10×10-6,產(chǎn)品純度合格。2009年 3月,隨著化工市場的逐漸復(fù)蘇,下游 PTA裝置需求的增加,裝置也逐漸提高運行負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到86%時,抽余液塔已不堪重負(fù)：塔頂空冷冷后溫度超過 130℃,而且振動加劇,塔頂壓力也很高,側(cè)線PDEB跑損較多,塔底帶C8A增多導(dǎo)致 PX產(chǎn)品不合格。針對這一問題,經(jīng)過多次對抽余液塔的專項研究并最終確定整改方案,裝置于 2009年 12月 12日開始停工改造,停工改造總共用時 37 d,于 2010年1月 17日重新開工后運行良好,兩個系列吸附塔都能滿足 100%負(fù)荷運行,并且抽余液塔底 C8A含量、側(cè)線 PDEB含量、產(chǎn)品純度都符合要求。

2 改造前抽余液塔的運行情況

金陵分公司抽余液塔T201規(guī)格為Φ8400× 65 587×24,共 73層塔盤。該塔主要作用是實現(xiàn)吸附分離單元貧 PX的混合 C8A與解吸劑 PDEB分離。金陵抽余液塔塔盤采用了南京凱寧精餾技術(shù)有限公司開發(fā)的復(fù)合孔微型浮閥塔盤,為四溢流結(jié)構(gòu),采用垂直弓型降液管。圖 1為金陵抽余液塔流程示意圖。

圖 1 金陵抽余液塔 T201流程示意圖

在吸附 65%～70%負(fù)荷時,吸附抽余液塔 T201分離效果較好,側(cè)線解吸劑含量小于 50×10-6;塔底 PDEB中 C8A含量小于 10×10-6,產(chǎn)品 PX純度合格。隨著吸附負(fù)荷的提高,側(cè)線解吸劑含量高于設(shè)計值 50×10-6,達(dá)到 150×10-6～500×10-6(相關(guān)數(shù)據(jù)見表 1),大大增加了解吸劑的消耗。隨著氣溫的升高,吸附負(fù)荷在 85%時,已不能保證產(chǎn)品 PX的質(zhì)量,側(cè)線 PDEB的量也大幅增加。

表1 改造前抽余液塔側(cè)線的組成數(shù)據(jù)(吸附負(fù)荷80%左右) %

另外,根據(jù) UOP工藝包,T201回流設(shè)計 C8非芳含量在 30%左右,實際數(shù)值在開工之初接近70%。由于頂回流非芳(輕組分)含量增加,T201塔壓較高,操作冷后溫度與設(shè)計值 121℃偏差很大,回流溫度要根據(jù) T201頂壓調(diào)整。冷后溫度一般要控制在 108～110℃,T201壓力才能控制在 40 kPa左右。當(dāng)氣溫升高,T201回流量增加到一定時,空冷和水冷能力已顯不足。當(dāng)氣溫高于 30℃時,A201冷后溫度已不能控制在 110℃以下。氣溫 34℃時, T201回流量 687 t/h,回流溫度達(dá)到 126℃,E203冷后溫度更接近 70℃,塔頂壓力達(dá)到 58 kPa。現(xiàn)場空冷因不能液化輕組分,有較大的液擊聲音,影響裝置安全運行;塔壓過高,影響輕重組分的分離效果,質(zhì)量波動較大。

3 原因分析與討論

3.1 抽余液塔進出料換熱器設(shè)計不合理

抽余液塔 T201設(shè)計進料溫度189℃,而實際操作溫度在 200℃左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了設(shè)計值。進料溫度高造成進料氣化率大幅增加,氣體流速加快,從而導(dǎo)致精餾段的氣相負(fù)荷增大。這對于本來就不堪重負(fù)的塔頂空冷器來說無疑是雪上加霜。同時氣流速度過快對進料分配器的沖擊很大,后來停工檢修時發(fā)現(xiàn)抽余液塔 T201進料口、解吸劑 T204再生塔返回口分配箱正對進料口的立面被沖開撕壞,分配器失去分配作用,導(dǎo)致進料附近的塔盤效率下降,分離精度降低。為了降低進料溫度,2009年 5月,在塔底備用泵出口和進出料換熱器管程出口增加了一根DN50的跨線,并成功將進料溫度降低了 9℃。

3.2 抽余液塔設(shè)計回流量偏低

按照UOP工藝包提供的進料組成和分離精度(側(cè)線 PDEB含量小于50×10-6,塔底C8A小于50×10-6)通過模擬計算發(fā)現(xiàn),以抽余液塔的塔盤效率所需要的回流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對應(yīng)負(fù)荷下UOP的設(shè)計回流量(大約高出 12%)。如果按照塔盤供應(yīng)商側(cè)線 PDEB不大于 25×10-6的保證值,抽余液塔的設(shè)計回流比要低于模擬計算值的 20%左右。

3.3 側(cè)線抽出口位置不夠合理

由于抽余液塔側(cè)線抽出量較大 (100%負(fù)荷側(cè)線抽出量 350 t∕ h),側(cè)線抽出口的位置對回流量及塔的分離效果有很大影響。當(dāng)抽出口上移時,在同樣的進料組成和流量下,所需要的回流量較少,反之則較多。為了能夠降低精餾段的負(fù)荷,所以將抽出口上移較為合適。

4 具體改造措施

針對以上 T201操作存在的問題,經(jīng)過多次對抽余液塔的專項技術(shù)交流、研討并最終確定整改方案,裝置停工檢修期間進行了專項消缺,具體措施如下：

4.1 側(cè)線抽出口上移,相應(yīng)塔盤進行調(diào)整

改造時將 T201側(cè)線采出口和壓力平衡線開口由原來的第 6層塔盤下方改為第 4層塔盤下方,這樣就降低回流液中的非芳含量,改善了抽余液塔精餾段的分離效果。同時可降低回流比,減小塔盤的氣液負(fù)荷。

4.2 塔頂A201和放空氣水冷 E203整體更換

將空冷整體更換為 GEA產(chǎn)品。電機由 37 kW更換為 45 kW,同步帶傳動,風(fēng)機葉片由 3.6 m改為4.2 m,四葉片增為 9葉片,改單管程 8管排為兩管程9管排(6/3),且按 1%傾斜角度制造,空冷改為 3個 Ф300入口?？绽渖戏剿闹茉O(shè)置擋風(fēng)板,防止熱風(fēng)回流。

同時,抽余液塔頂放空罐 V203和放空冷卻器E203整體更換為規(guī)格更大的設(shè)備,V203頂放空線加粗?？绽淙肟趽]發(fā)線也由DN1200改為DN1400,空冷出口揮發(fā)線由 DN600改為 DN700,增加 T201頂汽流通面積,以降低 T201操作壓力。

4.3 完善進料分配器

解吸劑再蒸餾塔 T204頂返回 T201口原來在進料分配器里面,現(xiàn) T204頂返回口重新開口,利舊原進料分配器。擴大進料分配管直徑,增加分配箱板厚,所有焊縫均為單面坡口的雙面焊,用加強筋加固。確保分配器的強度和分配空間。

4.4 塔盤和降液管改造

原四溢流塔板的側(cè)面降液管為多折邊垂直降液管,中心降液管和偏中心降液管為傾斜降液管。此次改造將側(cè)面降液管改為多折邊傾斜降液管,增加降液管的流通能力,降液管底部面積縮小,塔盤的活性面積和開孔面積增大,1-71奇數(shù)層側(cè)面換新降液管,2-36偶數(shù)層每層更換 12塊塔盤 (第 6層除外),38-72偶數(shù)層每層更換 10塊塔盤。

4.5 塔下部增設(shè)測溫點

進料口下方第 47層、51層、61層塔盤增加溫度點,以監(jiān)測全塔熱量分布情況。此外,為避免塔頂輕組分的累積,在塔頂放空罐底部加了一條至異構(gòu)化脫庚烷塔的排放流程。

5 改造后裝置的運行情況

裝置消缺后于 2010年 1月 17日投料,產(chǎn)出合格 PX產(chǎn)品,并能滿足 100%負(fù)荷運行。從表 2可看出,目前在滿負(fù)荷的情況下,T201側(cè)線解吸劑含量為 36×10-6,小于UOP設(shè)計值 50×10-6的指標(biāo)。

表2 改造后抽余液塔側(cè)線的組成及數(shù)據(jù)(吸附負(fù)荷100%) %

改造后塔頂輕組分下降,二甲苯含量增加,組成更接近于 UOP工藝包數(shù)值。目前,改造后的 A201和 E203負(fù)荷還有很大的余量,能夠滿足高溫下裝置的正常生產(chǎn)運行。

6 小結(jié)

金陵 PX改造前只能在低負(fù)荷狀態(tài)下運行,不能滿足生產(chǎn)需求,給分公司的產(chǎn)量和效益帶來了不利影響。經(jīng)過改造,裝置運行狀況良好,能夠滿足100%負(fù)荷運行,而且產(chǎn)品的純度和收率都滿足要求,這次改造是成功的。

TQ050.7

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：1003-3467(2010)14-0046-03

2010-07-05

黃翔云(1982-),男,助理工程師,從事芳烴生產(chǎn)工作,電話：13952046958。