苯乙烯裝置乙苯/苯乙烯分離塔技術(shù)改造

吳增國(guó)

摘 要：作為重要的化學(xué)有機(jī)原料苯乙烯，通常首先通過(guò)負(fù)壓絕熱脫氫法，然后通過(guò)精餾分離獲得高純度的苯乙烯產(chǎn)品。目前分離塔DA-401由于效果一直不能滿足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重制約了裝置的穩(wěn)定性，故分離難度大，能耗高。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)于分離系統(tǒng)的改造技術(shù)，以及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)乙苯/苯乙烯分離塔技術(shù)改造進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：苯乙烯;改造;運(yùn)行狀況;分離塔

眾所周知，醫(yī)藥、染（涂）料、塑料等人類賴以生存的物品的主要成份就是乙苯/苯乙烯。目前苯乙烯的主要生產(chǎn)工藝大致有四種，即乙苯脫氫法、丁二稀合成法、裂解汽油抽提蒸餾回收法及環(huán)氧丙烷-苯乙烯聯(lián)產(chǎn)法[1]。DA-401乙苯/苯乙烯分離塔是目前最常用的乙苯/苯乙烯分離技術(shù)。然而目前的DA-401效果一直不能滿足設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重制約了裝置的穩(wěn)定性，增加了經(jīng)濟(jì)能源的消耗量。本論文將通過(guò)對(duì)目前DA-401分離塔的技術(shù)現(xiàn)狀，采取技術(shù)分析、工藝模擬，探討乙苯/苯乙烯DA-401分離塔的技術(shù)改造方案。

1 乙苯/苯乙烯分離塔改造背景

DA-401分離塔的技術(shù)為：真空環(huán)境下的六層填料式蒸餾塔。EB和SM主要是通過(guò)這種蒸餾塔分離獲得的，而同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生苯乙烯、AMS、聚合物、焦油及少量C8芳烴，以及包括含EB、苯、甲苯和含量約1.8%的苯乙稀。蒸餾塔的主要工作目標(biāo)為：通過(guò)接近最佳的蒸汽用量將苯乙烯生成聚合物的損失降至最低。

分離塔的真空系統(tǒng)由一臺(tái)液環(huán)真空泵（帶有一臺(tái)備用泵）、一臺(tái)液/氣分離器以及一臺(tái)用于循環(huán)密封液的冷卻器組成。與此同時(shí)，分離塔的密封液通常用分離塔塔頂蒸餾出來(lái)的物質(zhì)來(lái)作為密封液額外補(bǔ)充液。

EB/SM分離塔塔頂?shù)漠a(chǎn)品儲(chǔ)存在分離塔回流罐內(nèi)，提供了一定量的緩沖時(shí)間。將水相儲(chǔ)存在回流罐罐底的積液包內(nèi)，控制積液包界位在要求控制指標(biāo)之下，并將水相輸送到油/水分離器FA-305當(dāng)中。

其次，運(yùn)用分離塔回流罐內(nèi)的液位來(lái)控制流量，將產(chǎn)自分離塔頂?shù)募s80%的有機(jī)物充作回流液最后返回分離塔頂，而剩余的20%有機(jī)物則被輸送到EB回收塔進(jìn)行下一步的分離。

幾乎全部苯乙烯、焦油、聚苯乙烯以及DNBP抑制劑，都來(lái)自EB/SM分離塔塔底。對(duì)分離塔底的液位、流量進(jìn)行控制，運(yùn)用GA-401A來(lái)加熱分離，然后通過(guò)EB/SM塔底泵輸送到SM分離塔。運(yùn)用中壓蒸汽以及低壓蒸汽的EB/SM分離塔的GA-401A再沸器和EB/SM分離塔的2#GA-401A再沸器向分離塔進(jìn)行熱量提供。

2 乙苯/苯乙烯分離塔改造技術(shù)

2.1 改造方案的選擇

對(duì)國(guó)內(nèi)目前關(guān)于乙苯/苯乙烯的分離塔分離技術(shù)的效率還不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的原因進(jìn)行了分析和直觀判斷，通過(guò)查閱相關(guān)資料以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查基本可以得出分離塔分離效果差的主要原因是塔內(nèi)氣液分布不良的結(jié)論。基于此大致得出了以下幾個(gè)改造方案：

①重新設(shè)計(jì)乙苯/苯乙烯的分離塔結(jié)構(gòu)，為了解決塔內(nèi)氣體通量不足的原因采用增大塔徑的方法來(lái)滿足要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的分離目標(biāo)。需要指出的是本方案改動(dòng)量比較大，不僅要對(duì)塔體、填料、塔內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行重新計(jì)算、設(shè)計(jì)以及制造，而且顯而易見(jiàn)的本方案需要巨大的改動(dòng)資金。

②采用新型的高效率填料來(lái)提高分離塔的分離成功率。由于現(xiàn)有的DA-401塔填料效率比較低，需要竟可能的在現(xiàn)有基礎(chǔ)上増加一定數(shù)量的塔板數(shù)。目前最有效的方法為將部分或者全部的填料替換為1.5～2倍的更高效率的BX 500型絲網(wǎng)填料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果證明，這一方法是有效的。因此，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際工程，對(duì)于大直徑填料塔更換填料在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，我國(guó)眾多的相關(guān)廠家在長(zhǎng)久的技術(shù)難題攻克過(guò)程中，積累了十分豐富的經(jīng)驗(yàn)。500Y絲網(wǎng)填料分離效率提高的主要原因是填料上良好的流體分布效果。由于現(xiàn)有的分布器因?yàn)槠鋰娏茳c(diǎn)數(shù)太少，所以不能滿足500Y型絲網(wǎng)填料的噴淋要求。因此，對(duì)于分布器而言也需要一起進(jìn)行更改。通過(guò)初步的估算，這種改造方案依然需要比較大的資金，金額至少在1500萬(wàn)元以上。

③通過(guò)對(duì)DA-401塔進(jìn)行的工藝模擬計(jì)算以及分離塔內(nèi)部的流體力學(xué)計(jì)算，同時(shí)核算數(shù)據(jù)和對(duì)DA-401塔的實(shí)際狀況進(jìn)行分析，精準(zhǔn)找出DA-401塔低分離效率的主要原因，然后根據(jù)原因制定出該塔的精準(zhǔn)改革方案。這個(gè)技術(shù)方案是很少對(duì)塔的原部件進(jìn)行改動(dòng)，可以發(fā)現(xiàn)這種方案需要的投資最少，是一個(gè)很經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案。

2.2 改造技術(shù)方案的確定

通過(guò)上節(jié)的介紹，根據(jù)分離塔設(shè)備的工藝要求，選擇第三個(gè)技術(shù)改造方案，制定如下分離塔的技改造方案：

①為提高分離塔氣體早期上升過(guò)程中的分布效果，須要對(duì)塔體氣體分布器和相應(yīng)的固定件進(jìn)行替換;②對(duì)B1、B3、B6床層處的3套液體分布器進(jìn)行替換。同時(shí)對(duì)處于B1、B3、B6床上方的各填料層各增加一盤填料，來(lái)進(jìn)一步提高分離塔的分離效率;最后對(duì)所有液體的收集器內(nèi)的集合物液體進(jìn)行詳細(xì)的檢查、清理。并在原收集器連通槽的垂直方向和收集環(huán)槽降液管處增加輔助連通槽，利于液體進(jìn)入降液管;③對(duì)位于B2、B4、B5床層的液體分布器進(jìn)行詳細(xì)的檢查、清理，對(duì)原塔內(nèi)出現(xiàn)偏差的部件調(diào)至水平并固定，直至蒸餾塔處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。④全面清理分布器上的聚合物，在缺少墊片的法蘭間増加墊片，緊固松動(dòng)螺栓，恢復(fù)分布器主槽脫落的導(dǎo)流裝置。

3 結(jié)束語(yǔ)

乙苯/苯乙烯分離塔的早期通常會(huì)采用篩板塔，后來(lái)都逐漸被高性能的填料所取代。改造前DA-401塔釜乙苯含量為10%～15%，DA-404塔改造后塔釜乙苯含量為0.2%，大大的減少了乙苯的損失，基本滿足設(shè)計(jì)要求。事實(shí)證明，分離塔的節(jié)能效果顯著提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳金斌.苯乙烯裝置乙苯/苯乙烯分離塔技術(shù)改造[D].上海：華東理工大學(xué)，2017.