環(huán)己醇生產(chǎn)裝置中精餾塔群的技術(shù)改造

李迎春，段文蕊，寧永亮，孟保勛

(1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司，河南平頂山 467000;2.河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467000)

·生產(chǎn)與實踐·

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置中精餾塔群的技術(shù)改造

李迎春1，段文蕊2，寧永亮1，孟保勛2

(1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司，河南平頂山 467000;2.河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467000)

采用新型垂直篩孔塔板改造現(xiàn)有的精餾塔群，提升了氣相操作上限和降液管的溢流強度，同時增大塔板開孔率，加強了氣液相之間的熱交換，使傳質(zhì)效率提高40%以上，解決了精餾塔群在高負荷下精餾分離能力不足的問題;以液環(huán)式真空泵代替中壓蒸汽噴射泵，并采用DCS控制系統(tǒng)，提高了運行穩(wěn)定性，降低了能耗和生產(chǎn)成本，使精餾塔群的真空條件滿足工藝要求。

精餾塔群;垂直篩孔;塔板;噴射泵;液環(huán)真空泵

0 前言

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司環(huán)己醇生產(chǎn)線，原設(shè)計能力僅為2.7萬t/a。隨著尼龍產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，尼龍66鹽產(chǎn)能的擴大，環(huán)己醇的需求量也在逐年增加，裝置滿負荷生產(chǎn)能力將達到26萬 t/a，生產(chǎn)計劃需用環(huán)己醇19萬t/a，除了現(xiàn)已投產(chǎn)的10萬t/a裝置以外，要求對原有環(huán)己醇裝置實施技術(shù)升級和擴產(chǎn)改造，使環(huán)己醇生產(chǎn)能力達到5萬t/a。

1 環(huán)己醇生產(chǎn)工藝流程

圖1 環(huán)己醇生產(chǎn)工藝流程方框圖

①100#加氫工序:在加氫反應(yīng)器中苯部分加氫生成環(huán)己烯和環(huán)己烷。②200#萃取精餾工序(包括脫水單元、苯分離單元、環(huán)己烯分離單元和溶劑精制單元):通過萃取精餾，從混合體系中分離出苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷。③300#水合工序:環(huán)己烯經(jīng)水合反應(yīng)制備環(huán)己醇，并進行精餾提純。④400#環(huán)己烷精制工序:粗環(huán)己烷加氫精制后，得到環(huán)己烷產(chǎn)品。⑤500#加氫催化劑再生工序:使加氫催化劑再生，以保持較高的活性，維持較高的反應(yīng)效率。⑥600#水合催化劑再生工序:水合催化劑再生。

2 存在的問題

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置中精餾塔群在液流負荷提高后，由于普通塔板在真空條件下操作上限低、塔頂冷凝器的冷凝面積不夠以及中壓蒸汽噴射泵不穩(wěn)定等原因，造成原有精餾塔群滿足不了處理能力和產(chǎn)品質(zhì)量要求等問題。

2.1 萃取精餾工序

環(huán)己烯、苯、環(huán)己烷精餾分離塔均采用普通塔板，隨著生產(chǎn)負荷的增加，精餾塔內(nèi)流體分布、流體形態(tài)、回流比以及停留時間都發(fā)生了改變，加上塔頂冷凝器的冷凝面積不足，使得精餾塔群的處理能力遠不能滿足實際生產(chǎn)的要求。

2.2 精餾塔群真空度達不到要求

采用中壓蒸汽噴射泵來實現(xiàn)精餾塔群負壓條件下的操作要求。由于受中壓蒸汽壓力波動和塔負荷升高的影響，蒸汽噴射泵已不能維持精餾塔群各塔的真空度要求，使操作穩(wěn)定性和分離效率降低，能耗隨之增高，從而直接影響到環(huán)己醇的產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.3 原設(shè)計參數(shù)和實際工作狀況對比

原精餾塔設(shè)計參數(shù):壓力-26.66 kPa～0.18 mPa(g)，塔徑Φ2 000 mm;塔高40 870 mm。實際操作壓力:塔底，-99.99 kPa，塔頂48.66 kPa。操作溫度:塔底124℃，塔頂61℃。塔板數(shù)62塊，操作彈性80%～110%。塔頂苯含量的設(shè)計指標≤0.7%(質(zhì)量分數(shù))，實際工作狀況為2.5%;環(huán)己烯設(shè)計指標≤2.0%(質(zhì)量分數(shù))，實際含量為4.5%。

3 技術(shù)改造方案

環(huán)己醇裝置原設(shè)計運行時間8 000 h/a，年產(chǎn)環(huán)己醇2.7萬t，副產(chǎn)環(huán)己烷6 857 t/a。設(shè)計方案要求在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，減少技改投資，采用新型的精餾分離技術(shù)和裝備，在滿足苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷精餾分離指標和效能的前提下，增加精餾塔負荷量，達到5萬t/a環(huán)己醇產(chǎn)能。維持原精餾塔塔體和塔板數(shù)不變，更換塔板類型和負壓控制方式，降低塔頂負壓負荷，提高塔底溫度，增加操作彈性，控制參數(shù)為:操作壓力:塔底，-99.99 kPa;塔頂，-43.996 kPa。操作溫度:塔底138℃，塔頂61℃。塔板數(shù)62塊，操作彈性60%～110%。

3.1 普通塔改成垂直篩孔塔板

保持原塔體不變，通過塔內(nèi)件的改造把普通塔板換成垂直篩孔塔板，提高精餾塔的分離效率和處理能力。

垂直篩孔塔板是專為真空精餾設(shè)計的高效低壓力降塔板。篩板利用部分氣體的動量推動液體流動，以抵消液體流經(jīng)塔板所形成的水力坡度，減少氣液兩相在空間上的反向流動和不均勻分布，降低了塔板壓力降，提升了塔板效率。其優(yōu)點如下:①氣相操作上限高;②液流通量大;③開孔率大;④板效率高;⑤塔板壓降低;⑥操作彈性大;⑦換熱面積大;⑧物料適應(yīng)性強。

采用新型垂直篩孔塔板對現(xiàn)有的精餾塔群進行改造，提高氣相操作上限及降液管的溢流強度，增大篩板開孔率，加強氣液相之間的熱交換，使傳質(zhì)效率增加40%以上，以滿足萃取劑與苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷在塔盤上進行氣液相均勻接觸的工藝要求。

3.2 蒸汽噴射泵改為液環(huán)式真空泵

把原并聯(lián)的多臺蒸汽噴射泵改為液環(huán)式真空泵，采用DCS控制系統(tǒng)，以滿足精餾塔群的真空操作條件，降低能耗和生產(chǎn)成本。液環(huán)真式空泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能環(huán)保、運行穩(wěn)定、維修方便、操作簡單等特點，屬于恒壓真空設(shè)備，可與電動機直接相聯(lián)，無需減速裝置，且氣體壓縮過程溫度變化較小。

4 實施效果

普通塔板改為新型垂直篩孔塔板，液環(huán)式真空泵替代蒸汽噴射泵，用DCS控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)精餾塔群各塔真空度，增加了降液管的溢流強度和流體通量，提高了精餾塔群處理能力和精餾分離效率。

①以霧沫夾帶10%作為氣相操作上限，板孔的動能因子可達到34，氣相空塔動能因子可突破3.0。②采用新型塔板后，塔板上液流基本為清液，降液管中的液體不含氣泡，停留時間由5 s減少至2.5 s以下，液流通量增加一倍。③開孔率擴大超過20%，使塔板對物料的適應(yīng)性增強，抗堵塞性能好，且具有自沖刷作用和消泡、破沫能力。④由于塔板空間利用率變大，氣液相接觸充分，液相返混減少，加強了塔板的傳質(zhì)效率，塔板效率明顯提高。⑤開孔率加大以后，液體的板孔流速相對較小，有效降低了塔板壓降。⑥由于塔板的特殊結(jié)構(gòu)和工作原理，使得塔板操作彈性，在相同的氣液負荷條件下，較普通塔板高出30%。

改造后塔頂苯含量為0.68%，環(huán)己烯的含量為1.8%，達到≤0.7%和≤2.0%的設(shè)計指標。

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置技改完成后，加氫反應(yīng)系統(tǒng)的進苯量由10 t/h提高至16 t/h，精餾分離塔群的負荷由11 t/h提升至18 t/h，環(huán)己醇產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，優(yōu)等品率為100%，實現(xiàn)了年產(chǎn)環(huán)己醇5萬t的目標。年增加環(huán)己醇產(chǎn)量為2.3萬t，按照環(huán)己醇的利潤1 500元/t計，年可增加經(jīng)濟效益3 450萬元。

5 結(jié)論

該項目對引進的環(huán)己醇生產(chǎn)裝置，采用國產(chǎn)化的新型技術(shù)裝備進行改造，節(jié)省了擴產(chǎn)建設(shè)的投資，實現(xiàn)了環(huán)己醇的裝置產(chǎn)能由2.7萬t/a提高到5萬t/a的目標，滿足了下游己二酸裝置對環(huán)己醇產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，保障了整個集團尼龍產(chǎn)業(yè)鏈條長周期和高效穩(wěn)定的運行，增強了抗擊市場風(fēng)險的能力，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

TQ050.2

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1003-3467(2014)12-0040-02

2014-10-09

李迎春(1977-)，女，工程師，從事化工生產(chǎn)一線工作，電話:13903751917。