采用立體高效塔板技術(shù)改造烷基苯脫苯塔

朱長榮

摘要：分析了金陵石化烷基化裝置產(chǎn)能改造后，脫苯塔處理量低的原因，介紹了立體高效塔板的工作原理及性能，提出了塔盤改造方案，結(jié)果表明，通過CTST塔盤技術(shù)改造，脫苯塔運(yùn)行平穩(wěn)，處理量由185t/h提高至196t/h，塔頂苯純度由92.3%提高至98.0%，塔底氟離子含量由1.21mg/kg降低至0.69mg/kg，滿足了工藝生產(chǎn)需要。

關(guān)鍵詞：烷基苯；脫苯塔；立體高效塔板（CTST）

中圖分類號(hào)：TQ 052 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0460（2017）01-0105-03

1 情況介紹

金陵石化烷基苯廠烷基化裝置是將苯和含烯烴約10%的烷烯烴進(jìn)行烷基化反應(yīng)，生成工業(yè)直鏈烷基苯的混合物，經(jīng)過脫苯、脫烷烴、烷基苯精制等過程，制取高品質(zhì)的工業(yè)直鏈烷基苯。脫苯塔是將未參與烷基化反應(yīng)的苯從塔頂分離，塔頂?shù)谋窖h(huán)返回反應(yīng)系統(tǒng)，塔底的烷烴和烷基化物到后續(xù)分餾系統(tǒng)繼續(xù)分離（圖1）。

2011年烷基苯裝置由15萬t/a升級(jí)改造為20萬t/a后，發(fā)現(xiàn)脫苯塔操作不穩(wěn)，處理量無法提至設(shè)計(jì)值（195t/h），主要表現(xiàn)在供熱量穩(wěn)定的情況下，塔底溫度突然快速下降，塔頂、塔底液位不穩(wěn)，致使后續(xù)分餾塔一起波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，塔頂回流罐瞬間滿液位，造成跑料現(xiàn)象，成為制約裝置整體提量的瓶頸。

2 原因分析

根據(jù)塔內(nèi)溫度分布及頂?shù)滓何蛔兓?，分析原塔盤為條形浮閥塔盤，塔盤開孔率不足，存在液泛現(xiàn)象，造成操作不穩(wěn)，處理量無法提升，后期，降低處理量，發(fā)現(xiàn)液泛現(xiàn)象有所緩解。

在2012年4月首先進(jìn)行了消缺，在不改變塔徑的情況下，對(duì)條形浮閥塔盤進(jìn)行了穿孔，增加塔盤開孔率，如下圖2，開工后，液泛現(xiàn)象有所緩解，但未徹底消除，進(jìn)一步驗(yàn)證了塔盤開孔率不足。

2013年，與天津普萊化工公司進(jìn)行核算與設(shè)計(jì)，在不改變塔徑和塔高的條件下，提高脫苯塔處理量。

3 改造方案

3.1 改造前塔盤介紹

改造前脫苯塔內(nèi)為條形浮閥塔盤，1#-27#塔徑為φ2800mm，28#-31#為3400mm，采用雙溢流降液管（表1）。

3.2 CTST塔盤介紹

CTST塔盤為梯形立體傳質(zhì)塔板，如圖3。在塔板上開有矩形孔，孔外邊焊接主要構(gòu)件梯形噴射罩，罩的兩端為梯形端板，罩的兩側(cè)為噴射板，板上有篩孔，罩頂安裝分離板。噴射板下部與塔板，上部與分離板都留有一定的間隙，上部間隙為氣相通道，下部間隙為液體通道，如圖4所示，其中，設(shè)置分離板的作用：①為氣液相交換提供更大接觸空間，②強(qiáng)制氣液兩相分離，減少霧沫夾帶。

CTST塔盤為氣液并流噴射型塔板，氣相自矩形孔進(jìn)入噴射罩，在板孔處縮頸而形成縮流，以增加氣相流速；液相自噴射板下部間隙進(jìn)入噴射罩內(nèi)，與罩內(nèi)氣相充分的接觸，經(jīng)歷拉膜提升、破碎、碰頂返回、噴射、互噴、分離6個(gè)步驟，在矩形孔至分離板的立體空問中完成氣液傳質(zhì)。

CTST塔板突破了傳統(tǒng)塔板以板上液層為主要傳質(zhì)單元的束縛，將傳統(tǒng)平面型塔盤拓展為立體型塔盤，將簡(jiǎn)單液層傳質(zhì)改為噴射分離傳質(zhì)，有效的利用了塔板空間，空間利用率提高到50%～70%，主要特點(diǎn)有：

（1）處理能力大。

由于分離板的作用，氣液相能夠在板頂強(qiáng)制分離，降低了霧沫夾帶，因此，大大提升了氣相負(fù)荷上限，在塔板開孔率相同時(shí)，CTST塔盤的處理能力比普通浮閥塔高出很多。

（2）塔板效率高。

由于CTST的空間利用率高達(dá)50%～70%，氣液在分離板及噴射板間充分接觸，大幅度提高了氣液兩相的接觸面積，且塔盤的破碎、碰頂返回、噴射特性，使液滴的表面不斷更新，達(dá)到了高效傳質(zhì)、傳熱的目的。

根據(jù)以上分析，決定使用CTST塔盤，以提高脫苯塔處理量。

3.3 改造措施

（1）不改變?cè)兴郊八撸?-27層塔徑為（φ2800mm，28-31層為3400mm，采用雙溢流降液管，板間距600mm。

（2）1-15層塔板液相負(fù)荷小，容易發(fā)生偏流現(xiàn)象，采用CTST塔板可以很好的解決該問題。

（3）16-27層塔板液相負(fù)荷大，氣相負(fù)荷小，采用CTST塔板可以有效加強(qiáng)汽液傳質(zhì)、提高分離效率；CTST塔板沒有鼓泡機(jī)制且氣相不穿過液層，液相不帶氣泡，可以有效增加降液管的通過能力，且可解決發(fā)泡、帶液?jiǎn)栴}。

（4）28-31層塔板液相負(fù)荷很大，采用CTST塔板，由于其在板面上流動(dòng)的液體為清液層無發(fā)泡機(jī)制，液相通量較一般浮閥、篩板塔盤的液相通量大1～2倍，故d#3400的塔徑可以滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)果與討論

4.1 處理量分析

改造后液泛現(xiàn)象消除，操作區(qū)域平穩(wěn)，對(duì)改造前后處理量進(jìn)行對(duì)比分析，數(shù)據(jù)如表2。

由表中數(shù)據(jù)看出，塔底熱負(fù)荷相當(dāng)情況下，處理量由185.8t/h上升至196.47t/h，達(dá)到了工藝設(shè)計(jì)值。回流量由33.96t/h上升至37.37t/h，這是由CTST塔盤持液量較大特性決定，進(jìn)一步說明，塔的提留段處理負(fù)荷上升。

4.2 分離效果分析

脫苯塔主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：塔底不含苯、塔頂不含烷烴。工廠分別在2012年和2014年進(jìn)行了標(biāo)定，塔頂苯純度標(biāo)定數(shù)據(jù)如表3。

從分析數(shù)據(jù)看出，塔底不含苯，達(dá)到技術(shù)指標(biāo)；塔頂苯純度未達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，主要是因?yàn)闉榻档退追x子含量，脫苯塔提溫操作，部分烷烴帶至塔頂，造成苯純度不足100%，但較檢修前大幅提高，可滿足工藝要求。

因脫苯塔進(jìn)料中含有少量化合態(tài)氟離子，在高溫、低壓下會(huì)分解為HF，從塔頂與循環(huán)苯一起返回至反應(yīng)系統(tǒng)，若分離效果不好，氟離子從塔底帶至后續(xù)分離系統(tǒng)，加重后續(xù)設(shè)備的腐蝕，為此，跟蹤塔底氟離子情況，數(shù)據(jù)如表4。

對(duì)比塔底氟含量發(fā)現(xiàn)，改造后氟離子明顯下降，進(jìn)一步表明改造后脫苯塔分離效果大幅改善。

5 結(jié)論

（1）裝置處理量低的原因?yàn)槊摫剿P開孔率不足，負(fù)荷過大，存在液泛現(xiàn)象。

（2）CTST立體傳質(zhì)塔板改造，提高了脫苯塔處理能力，達(dá)到擴(kuò)產(chǎn)10%，提高了裝置整體處理量，消除了生產(chǎn)瓶頸。

（3）CTST立體傳質(zhì)塔板改造，改善了脫苯塔分離效率，提高了塔頂苯純度，降低了塔底氟含量，滿足了工藝生產(chǎn)需要。