丙苯塔存在的問題分析與對策

王建建

(海南實華嘉盛化工有限公司，海南 洋浦 578101)

苯乙烯是一種應用廣泛的化工原料，其生產(chǎn)工藝主要有純乙烯法、環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)法和稀乙烯法等。由于稀乙烯制乙苯/苯乙烯工藝的乙烯原料是采用催化干氣或裂解干氣中濃度較低的乙烯，相對價格低廉，該生產(chǎn)工藝受到許多生產(chǎn)廠家的青睞。稀乙烯制乙苯裝置中丙苯塔的主要作用是將系統(tǒng)中的副產(chǎn)物丙苯餾分等分離出去，以便得到純度較高的二乙苯返回烷基轉(zhuǎn)移反應器繼續(xù)生成目的產(chǎn)物乙苯。海南實華嘉盛化工有限公司8萬t·a-1催化干氣制乙苯裝置采用第3代催化干氣制乙苯/苯乙烯技術(shù)。但是，在運行過程中丙苯塔一直存在著諸多問題，影響了裝置的正常運行。

1 丙苯塔存在的問題

1.1 塔頂組分中二乙苯含量遠超設(shè)計值

在設(shè)計資料中，丙苯塔頂物料組成中二乙苯的含量為10wt%。在實際操作過程中，該塔塔頂物料組成中二乙苯含量只有在裝置負荷較低的情況下會低于10%，在裝置負荷較高時，一般都會在15%以上，甚至會超過30%，使得部分二乙苯隨著塔頂物料丙苯混合餾分送出裝置，造成二乙苯的損失。

1.2 丙苯塔無法在設(shè)計壓力下操作

丙苯塔塔頂設(shè)計壓力為0.15MPa，塔頂溫度為197.5℃。在實際運行中，該塔塔頂操作壓力無法控制在設(shè)計范圍內(nèi)，只能夠在20～35kPa之間進行操作且無法自動控制，為了盡量降低塔頂物料中二乙苯含量，塔頂溫度一般控制在165～175℃之間。一旦將壓力提高到設(shè)計壓力，該塔將會出現(xiàn)塔頂、塔底物料組成無法控制的情況，會嚴重影響到后續(xù)分離甚至反應過程的進行。

1.3 塔底液位波動大

自裝置正常開工以來，丙苯塔塔底液位低于100%時會出現(xiàn)波動，而且會引起塔底再沸器加熱蒸汽的流量變化，給該塔的操作帶來極大的影響。若要保持加熱蒸汽流量穩(wěn)定，必須控制該塔在塔底滿液位的條件下操作，時間較長時，會造成該塔出現(xiàn)淹塔現(xiàn)象，部分丙苯被帶到后續(xù)流程，會對烷基轉(zhuǎn)移反應產(chǎn)物的組成造成較大影響。塔底液位的波動，使得塔底氣相負荷不穩(wěn)定，不利于丙苯塔的正常操作。

2 原因分析

2.1 丙苯塔超負荷運行

自裝置開工以來，丙苯塔一直在超負荷的狀態(tài)下運行，主要原因是烴化反應干氣進料組成變化較大，其中的丙烯含量為0.45V%左右，遠遠高于設(shè)計中的0.03V%，由此造成烴化反應產(chǎn)物中丙苯餾分的含量大幅度上升。在目標產(chǎn)品乙苯被拔出后，丙苯塔進料中的丙苯餾分含量由設(shè)計中的2.73%上升至21.92%，是設(shè)計值的8倍之多。同時，由于催化干氣中雜質(zhì)氣體的存在，烴化反應產(chǎn)物中重質(zhì)物增加。因為以上兩因素的影響，使得丙苯塔進料量增加，由表1可以看出，丙苯塔始終在140%～224%的負荷下運行。同時，由于進料組成變輕，使得丙苯塔內(nèi)的氣相負荷增加，為維持分餾塔的氣液相平衡，必須增加回流量。在超高負荷狀態(tài)下，按照設(shè)計壓力進行操作時，塔底再沸器熱負荷無法滿足生產(chǎn)的要求，為使丙苯塔底物料中不含丙苯，必須降低塔壓，降低物料的沸點，減少熱量的消耗，至使部分二乙苯等較重組分進入塔頂物料中。因此，丙苯塔超負荷運行是操作壓力低于設(shè)計值，塔頂物料中二乙苯含量超過設(shè)計值的原因。

表1 丙苯塔設(shè)計參數(shù)與操作參數(shù)對比Table 1 comparison of design parameters and operating parameters

表2 丙苯塔進料組成實際工況與設(shè)計工況對比Table 2 comparison of design feeding condition and actual fee ding condition

2.2 塔底再沸器氣相返回干擾液位計的正常測量

液位計是根據(jù)連通器的原理進行測量的，當液位計的負壓口的壓力穩(wěn)定時，液位才能夠保持穩(wěn)定。由于設(shè)計原因，該塔的液位計在設(shè)置時，上引壓口與塔底再沸器的氣相返回口正好相對，而丙苯塔的直徑僅有1000mm，當再沸器的氣相進入丙苯塔塔釜時，氣體直接沖入液位計的負壓口，使得液位計氣相壓力增加，液位計內(nèi)的液位快速下降，塔釜的液位快速上升，塔釜液位升高后，減少了氣體對液位計上引壓口的干擾，液位計內(nèi)的液位又迅速回升，塔釜液位下降。由于塔釜液位的波動，造成進入再沸器內(nèi)的液體流量發(fā)生變化，從而引起加熱蒸汽量的波動。

3 改造措施

3.1 采用蘇爾壽MVG固閥塔盤進行改造

由于丙苯塔始終超負荷運行，塔體無法更改，只能采取更換大流通量塔盤的方法進行改造。通過計算，蘇爾壽公司的固閥塔盤可以滿足要求。根據(jù)水力學計算結(jié)果，丙苯塔更換為MVG固閥塔盤后，滿足氣液相70%～125%的操作彈性。在100%負荷下，對于氣相，鼓泡區(qū)內(nèi)的最大液泛率為50%，對于液相，降液管內(nèi)最大的液泛率為42%。塔的總壓降為16.60kPa。

3.2 在氣相返回口增加防沖罩

由于再沸器返回的氣相干擾了液位計的正常測量，在液位計位置無法改變的情況下，需采取特殊措施。為了能夠消除干擾，采取在氣相返回口增加防沖罩的方式，減少氣相對液位計負壓口的沖擊，保證液位計正常工作，從而減小加熱蒸汽量的波動。

4 改造前后對比

4.1 塔頂二乙苯含量降低

丙苯塔改造前使用單溢流條形浮閥塔盤，在實際生產(chǎn)過程中，該塔塔頂物料組成中二乙苯含量一般都在15%以上，甚至會超過30%，塔頂二乙苯含量超高，造成二乙苯損失。丙苯塔更換為MVG固閥塔盤后，實際生產(chǎn)中丙苯塔塔頂物料組成中二乙苯含量一般都小于10%，在負荷較高的情況下也不會超過20%，滿足了正常生產(chǎn)的需要，同時減少了二乙苯的損失。

4.2 塔底液位波動趨勢改善

在氣相返回口增加防沖罩后，丙苯塔塔釜再沸器的氣相返回對液位計負壓口的沖擊減小，減少了氣體對液位計上引壓口的干擾，使得丙苯塔塔釜液位波動減小，同時塔釜再沸器加熱蒸汽量的波動趨于穩(wěn)定。

5 小結(jié)

丙苯塔在運行中存在的問題，既有設(shè)計的原因，也有操作條件變化的原因。在無法改變設(shè)備本體或者更換設(shè)備的前提下，只能采用技術(shù)改造的方式消除運行中存在的問題。更換大通量的塔盤后，提高了丙苯塔的處理量，降低了塔頂物料中二乙苯的含量，減少了二乙苯的損失。塔底液位波動對丙苯塔的操作影響較大，采取特殊措施消除這種波動后，不但穩(wěn)定了丙苯塔的操作，而且有利于塔底再沸器的正常運行。

[1] 時鈞，汪家鼎，余國琮，等.化學工程師手冊（第2版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，1996.

[2] 劉巍，鄧方義，等.冷換設(shè)備工藝計算手冊（第2版）[M].北京：中國石化出版社，2008.