急冷塔技改及分析

劉偉明

摘 要： 目前甲醇制烯烴項(xiàng)目是國(guó)家優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展的重要項(xiàng)目之一 [1]～[2]，而急冷水用戶以及分離塔的堵塞情況[3]，成為影響甲醇制烯烴長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸，所以提高急冷塔粉塵脫除率，解決急冷水用戶和分離塔堵塞成為裝置生產(chǎn)的重要內(nèi)容，此次技改對(duì)裝置穩(wěn)定生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益取得了一定的效果，但仍未達(dá)到預(yù)期，但為我們提供了經(jīng)驗(yàn)，為以后的改造提供了借鑒。

關(guān)鍵詞： 急冷塔堵塞；急冷塔洗滌除塵效果；粉塵脫除率

1.急冷塔改造原因

本次改造涉及某甲醇制烯烴裝置技改消缺項(xiàng)目急冷塔。該塔最初設(shè)計(jì)為人字擋板結(jié)構(gòu)，開工后發(fā)現(xiàn)該塔洗滌效果不理想，催化劑粉塵不能脫除至設(shè)計(jì)指標(biāo)；2014年對(duì)該塔進(jìn)行改造，將原塔人字擋板更換為規(guī)整格柵（比表面積約10m2/m3），氣相進(jìn)料口增設(shè)雙列葉片氣體分布器[4]～[5]，液相進(jìn)口更換新的液體分布管。改造后，該塔洗滌效果沒(méi)有改善，反而比采用人字擋板結(jié)構(gòu)的除塵效果更差，導(dǎo)致分離塔壓差由開車時(shí)的24kPa漲至33kPa，致使分離塔經(jīng)常出現(xiàn)液泛，而急冷水用戶E-5002、E-5005堵塞的情況嚴(yán)重，清洗周期變短，E-5002運(yùn)行10天清洗一次，E-5005運(yùn)行12到15天清洗一次；目前，該塔已成為制約整套裝置效益的瓶頸，此次利用裝置停車檢修時(shí)間，對(duì)急冷塔進(jìn)行了第二次技術(shù)改造，希望通過(guò)更換高效洗滌格柵及設(shè)置其他內(nèi)件等手段進(jìn)行改造，提高該塔的洗滌脫塵效果。

2.急冷塔改造方案

原塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述：原塔共設(shè)置一段規(guī)整格柵填料，填料段高度2400mm；填料段上方設(shè)置水漿循環(huán)上返塔分布管，填料段下方設(shè)置雙列葉片氣體分布器[4]；塔釜設(shè)置水漿循環(huán)下返塔分布管及攪拌蒸汽分布管。

本次改造內(nèi)容（從塔釜往塔頂）：

（1）塔釜含塵量最大，采用人字擋板可充分保證氣相與擋板間的有效碰撞，從而有利于氣相中夾帶的顆粒物聚集沉降，所以在氣體分布器（塔釜雙列葉片不變）上方增設(shè)6層人字擋板從上至下依次編號(hào)為1#-6#，板間距為600mm，采用分塊布置，每塊塔盤采用自身梁結(jié)構(gòu)保證其強(qiáng)度，塔盤特定區(qū)域上開有舌孔，可以同時(shí)起到加強(qiáng)洗滌效果和減少氣相沖擊的作用。

（2）考慮到顆粒物的濃度分布，在人字擋板上方設(shè)置1.8m高的TUG1.0垂直格柵填料，在該段格柵填料上氣液進(jìn)行進(jìn)一步逆流接觸，相比較于原塔內(nèi)的洗滌格柵，比表面積增加，一方面保證洗塵的效果，另一方面該垂直格柵通量足夠大，抗堵性能優(yōu)良。

（3）格柵填料上方設(shè)置2m高TUPAC1.0規(guī)整填料，主要目的是進(jìn)一步除去粒徑更小的催化劑顆粒。經(jīng)過(guò)人字擋板和垂直格柵對(duì)氣相的洗塵后，氣相中夾帶的催化劑顆粒粒徑逐漸變小，除塵也變得越來(lái)越困難，此處需要效率更高的填料，才能保證氣液高效的逆流接觸從而達(dá)到除塵的目的。綜合考慮抗堵性能、填料除塵效率、填料的通量幾個(gè)影響因素，設(shè)置TUPAC1.0規(guī)整填料較為合適。

（4）TUPAC1.0規(guī)整填料上方設(shè)置旋流板除沫器[6]，其除沫效率高。夾帶霧沫的氣體穿過(guò)旋流板除沫器葉片時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下將液滴甩至塔壁（由于壁效應(yīng)和重力作用）而分離，如霧沫中夾帶著催化劑顆粒，可以通過(guò)旋流板除沫器將霧沫有效甩至塔壁，保證了顆粒物和氣相的有效分離。

（5）綜上所述，一方面塔體需要加高，急冷塔的切線高度比之前增高5m；

（6）塔頂水漿循環(huán)上返塔口N2管口分布孔密度為49.6個(gè)/m2，偏低，因此對(duì)該分布管進(jìn)行改造，改造后的型式為分布管搭配抗堵塞型液體分布器結(jié)構(gòu)，保證抗堵的同時(shí)，增加液體分布點(diǎn)密度，從而保證洗塵的效果。

（7）1#人字擋板上方新增加下段進(jìn)料分布管N6，以保證對(duì)液相的初始均勻分布。

3.急冷塔改造目標(biāo)

（1）保證急冷塔的洗滌效果，即粉塵脫除率≮93%

（2）E-5002的清洗周期在30天左右；E-5005的清洗周期在45天至60天之間。

4.急冷塔改造后的實(shí)際效果及分析

急冷塔的粉塵脫除率是急冷塔改造后洗滌除塵效果的最直接表現(xiàn)，而E-5002與E-5005的清洗周期與急冷塔的洗滌除塵效果有很大關(guān)系，E-5002與E-5005的清洗周期也是表征急冷塔改造后的洗滌除塵效果一個(gè)重要方面；但由于此次檢修期間，E-5002管束全部更換，對(duì)清洗周期影響較大，所以沒(méi)有用E-5002的清洗周期來(lái)表征急冷塔改造后的洗滌除塵效果；因此此次采用了急冷塔粉塵脫除率和E-5005的清洗周期來(lái)表征此次急冷塔技改的洗滌除塵效果。

注：急冷塔洗下來(lái)的催化劑（kg）=急冷塔外排水×24（h）×水漿固（mg/l）/1000

粉塵脫除率 = 急冷塔洗下來(lái)的催化劑（kg）/反應(yīng)器日跑損催化劑（kg）×100%

日跑損催化劑（通過(guò)催化劑罐檢尺來(lái)計(jì)算）是反應(yīng)器和再生器日跑損催化劑之和，反應(yīng)器和再生器催化劑跑損量的比值約為3.8：1。

表4.2 急冷塔技改前后E-5005清洗周期的對(duì)比

對(duì)從上述的數(shù)據(jù)分析得出：

①通過(guò)幾個(gè)月的對(duì)比發(fā)現(xiàn)急冷塔的粉塵脫除率由檢修前的43%提升至約70%以上，最高時(shí)能達(dá)到90%，雖然比檢修的有顯著提高，但還遠(yuǎn)未達(dá)到目標(biāo)值≥93%。

②E-5005從2015年11月至2016年1月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，其清洗周期與檢修前相比變化不明顯；但在2016年2月至4月通過(guò)對(duì)E-5005的流通介質(zhì)進(jìn)行擾動(dòng)后，大幅提高了E-5005的清洗周期；而檢修前對(duì)E-5005的流通介質(zhì)進(jìn)行擾動(dòng)，對(duì)延長(zhǎng)E-5005清洗周期影響不明顯，但檢修后效果明顯。

5.總結(jié)

此次急冷塔技改后，粉塵脫除率比技改前有了顯著提高；E-5005通過(guò)對(duì)流通介質(zhì)進(jìn)行擾動(dòng)后清洗周期也有了較大延長(zhǎng)；分離塔截止到目前壓差穩(wěn)定，生產(chǎn)穩(wěn)定，根據(jù)負(fù)荷不同在8kpa到12kpa之間波動(dòng)，沒(méi)有出現(xiàn)液泛現(xiàn)象；綜上所述，此次技改雖沒(méi)有達(dá)到預(yù)想的效果，但還是對(duì)裝置穩(wěn)定生產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益起到了一定的效果?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]王茜；李增喜；王蕾；甲醇制低碳烯烴技術(shù)研究進(jìn)展[J]；工程研究-跨學(xué)科視野中的工程；2010年03期.

[2]高美瑩；甲醇制烯烴的MTO工藝與市場(chǎng)前景 [J]；廣東化工；2009年08期.

[3]刑愛(ài)華；實(shí)驗(yàn)室規(guī)模裝置上甲醇制烯烴反應(yīng)水相中烴池物種的發(fā)現(xiàn)及甲醇的定量[A]；能源化工及催化；2015年3月，第23卷，第3期.

[4]趙汝文；填料塔氣液分布器優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)律[J]；化學(xué)工程；2006年07期.

[5]李旭光；雙列葉片式氣體分布器的性能研究[D]；天津大學(xué)；2007年.

[6]郭水來(lái)；旋流板除沫器的應(yīng)用及制作 [J]；中氮肥；1988年06期.endprint