醋酸系統(tǒng)低壓吸收塔運行瓶頸分析及性能提升

趙月東

（兗礦魯南化工有限公司，山東滕州 277527）

兗礦魯南化工有限公司共有兩套醋酸生產(chǎn)裝置，采用的是兗礦集團與原西南化工研究院共同研發(fā)的甲醇低壓羰基化法合成醋酸工藝。近年來，兩套裝置經(jīng)過不斷技術創(chuàng)新攻關，實現(xiàn)產(chǎn)能進一步優(yōu)化提升，但醋酸Ⅱ裝置在產(chǎn)能提升過程中，低壓吸收塔運行指標出現(xiàn)異常，瓶頸問題凸顯，成為擴產(chǎn)道路上的絆腳石。

1 問題描述

醋酸低壓吸收塔（T1502）主要作用是：利用低溫甲醇作為吸收劑來吸收精餾放空尾氣中的碘甲烷、醋酸等有機組分。該塔為Ⅲ段填料塔，規(guī)格型號為Φ800mm*17 300mm、H=18 127mm，材質為316L，Ⅰ段Ⅱ段筒體亂堆DN38型金屬矩鞍環(huán)。低壓吸收塔于2008年投用，穩(wěn)定運行時，處理氣量為800m3（標）/h，在醋酸提產(chǎn)過程中，隨著生產(chǎn)負荷的增加，精餾放空尾氣上升，低壓吸收塔無法滿足氣量處理需求，運行指標逐漸惡化，嚴重時出現(xiàn)攔液現(xiàn)象，影響吸收效果，導致碘甲烷等組分不能充分吸收，不但造成碘甲烷損失，同時造成火炬跑碘環(huán)保事故發(fā)生。

2 原因分析

2.1 吸收塔泛點氣速核算

目前低壓吸收塔相關參數(shù)：液相負荷L=4m3/h，氣相負荷G=1 200m3（標）/h，氣相密度：γg=2.4kg/m3，液相密度γL=1 040.5kg/m3，液相黏度γL=1.094cP，金屬矩鞍環(huán)規(guī)格DN38型，低壓塔直徑800mm。

通過Bain-Hougen 關聯(lián)式計算：

通過查金屬矩鞍環(huán)的相關參數(shù)，DN38型金屬矩鞍環(huán)比表面積α=112m2/m3，空隙率ε=0.96m3/m3，因此

DN38型金屬矩鞍環(huán)A值為0.062 25，帶入Bain-Hougen關聯(lián)式中：

可解得泛點氣速：uF=4.78m/s

空塔氣速一般為泛點氣速的50%-80%，理論最大空塔氣速不應超過3.824m/s。

目前低壓吸收塔直徑800mm，氣量1 200m3（標）/h，即工況下氣量753.53m3/h，核算空塔氣速0.419m/s，說明低壓吸收塔目前處理余量較大，滿足氣量進一步提升要求。

2.2 設備拆檢問題分析

系統(tǒng)停車期間組織對低壓吸收塔填料更換，并對填料壓蓋、分布器等部件進行全面排查，發(fā)現(xiàn)分布器及再分布器瓶頸問題較為突出。

低壓吸收塔有一個分布器及一個再分布器，分布器處于Ⅱ段填料上部，吸收劑管下部；再分配器處于Ⅰ段填料支撐板的下部。分布器及再分布器各由兩部分組成，一是液相分布板，二是氣相升氣管，液相分布板主要作用是將吸收劑均勻分布，從單個小孔中向下流出，經(jīng)過填料層，與上升的放空氣充分接觸，達到充分吸收的目的。氣相升氣管主要作用是將吸收后的放空氣從升氣孔中流出，然后進入上一層填料繼續(xù)吸收或進入火炬管線燃燒。

負荷提升后，隨著氣量的增加，因氣相升氣管總橫截面積較小，放空受阻，造成塔釜壓力升高，塔釜壓力上漲后，因吸收劑壓力較低，無法順暢從液相分布板流下，造成低壓吸收塔攔液現(xiàn)象。

2.3 進一步分析確認

2.3.1 分配器部件受限分析

目前分布器氣相升氣管共有6個DN50升氣管，底部液相分布板上布5圈孔，單孔直徑7mm，開孔總數(shù)累計85個。

低壓吸收塔進氣管線尺寸為6″，管道內徑158mm，管道橫截面積0.019 6m2，進氣量1 200m3（標）/h時，工況下體積流量為753.53m3/h，核算管道氣體流速為10.68m/s。

分布器6個DN50升氣管面積合計為：0.010 85m2。低壓吸收塔進氣量1 200m3（標）/h時，折算成工況時，核算每個升氣管流速高達19.48m/s。

在正常操作過程中，隨著低壓吸收塔進氣量上升，分布器升氣管流速增加，阻力增加，當出氣量小于進氣量時，塔釜的壓力開始異常上升，待壓力大于液相噴淋壓力后，吸收塔平衡打破，出現(xiàn)攔液現(xiàn)象。

2.3.2 再分配器部件受限分析

再分布器氣相升氣管共有6個DN50升氣管，底部液相分布板上布11排孔，單孔直徑7mm，開孔總數(shù)累計88個。

再分布器6個升氣管尺寸與分布器一致，進氣量1 200m3（標）/h，折算成工況時，每個升氣管流速同樣為19.48m/s，升氣管阻力較大，同樣易造成低壓吸收塔攔液現(xiàn)象。

3 解決方案

3.1 分布器改造

（1）分布器升氣管數(shù)量保持6個不變，尺寸由2″提升至3″，增加通氣量，確保順暢流通；

（2）分布器液相分布板Ф7孔數(shù)量由85個增加至120個，并在液相分布板均布，以滿足吸收劑進一步提升要求。

分配器改造前后對比圖見圖1、圖2。

圖2 分布器升氣管擴孔改造對比

3.2 再分布器改造

（1）再分布器升氣管數(shù)量保持6個不變，尺寸同樣由2″提升至3″，增加通氣量，確保順暢流通；

（2）再分布器液相分布板Ф7孔數(shù)量由88個增加時125個，并在液相分布板均布，以滿足吸收劑進一步提升要求。

再分配器改造前后對比圖見圖3、圖4。

圖3 再分布器液相分布板開孔及升氣管擴孔布局

圖4 再分布器升氣管擴孔改造對比

4 結論

1）針對低壓吸收塔運行瓶頸問題，通過核算低壓吸收塔相關參數(shù)，找出運行瓶頸，在不增加設備購置的基礎上，對低壓吸收塔內件分配器及再分配器進行改造，利用最低投資實現(xiàn)了低壓吸收塔性能的穩(wěn)定提升，節(jié)約了生產(chǎn)成本；

2）通過對吸收塔塔內件實施改造，低壓吸收塔的處理氣量由800m3（標）/h提升至1 300m3（標）/h，改善了低壓吸收塔吸收效果，同時滿足產(chǎn)能進一步提升需求；

3）改造后低壓吸收塔各項運行指標均滿足廠控工藝指標要求，放空尾氣中的碘甲烷含量降至10×10-6以下，減少了碘甲烷損耗，同時避免了火炬跑碘環(huán)保事故發(fā)生。