芳烴聯(lián)合裝置二甲苯塔（C-402）改造研究

宋杰

摘要：芳烴裝置二甲苯塔開工后分離效果沒有達到設計要求，經(jīng)過一次改造更換了塔盤，增加了塔盤層數(shù)，仍然沒有達到設計分離效果。進行了再次徹底改造，采用凱寧公司復合孔微型閥高效塔板、多折邊傾斜式降液管。改造后，塔頂、塔底物料分離效果達到精度要求。

關(guān)鍵詞：二甲苯塔 ?塔盤 ?改造

1 概述

天津石化芳烴聯(lián)合裝置于2000年10月投產(chǎn)，年產(chǎn)25.4萬噸對二甲苯和5.04萬噸混合二甲苯。原設計二甲苯塔（C-402）為131層篩孔塔盤，塔上部1～94層φ5800，塔盤間距600/450mm，塔下部95～131層φ6800，塔盤間距500mm，分離精度要求為塔頂C9A含量≤500pmm，塔底OX含量≤1%（重）（對應塔底產(chǎn)品中OX含量為359kg/h），實際操作中，在滿足塔頂C9A的要求下，塔底OX含量為3～5%，沒有達到設計的分離精度。

后經(jīng)過擴能改造，該塔塔盤更換為某公司DJ-3型塔盤，以降低塔盤間距，增加塔盤層數(shù)來滿足擴能改造且將來生產(chǎn)鄰二甲苯的要求。改造開工以來，塔C-402操作一直不正常，沒有達到設計的分離精度。分析認為該塔改造后分離效果不佳、與設計值偏離較大的主要原因是氣液兩相在塔盤邊緣區(qū)分布不均勻。因此，再次對二甲苯塔進行改造，改造后該塔操作有所改善，但是仍不能達到要求的分離精度。

考慮到二甲苯塔在整個芳烴聯(lián)合裝置中的重要性，為了能夠完全達到該塔原設計預期的分離精度，擬采用南京凱寧化工裝備有限公司的設計方案和塔內(nèi)件。

2 改造技術(shù)方案

根據(jù)工藝條件和進料組成及分離要求對該塔進行了工藝模擬計算，采用凱寧公司專利的復合孔微型閥高效塔板更換原DJ-3型塔板，塔板采用四溢流等流程長度結(jié)構(gòu)，去掉原塔中第1層及第112層塔盤，全塔共有155層塔盤;降液管采用凱寧公司專利的多折邊傾斜式降液管。

2.1總塔改造分析

2.1.1 目前二甲苯塔采用的是多降液管塔板，其單板分離效率較低，擬將該塔塔板改為等流程長度、四溢流塔板。這種液體橫向流動的塔板目前已廣泛應用，只要設計妥當，必將獲得良好的分離效率。

2.1.2 為盡量減少在塔內(nèi)的切割、焊接等動火工作，應盡可能多地利用已經(jīng)焊接在塔壁上的塔內(nèi)支撐件。為此，不改變已有的塔板間距是最重要的決策。因此，擬在改造二甲苯塔時保留現(xiàn)有塔板間距，從而可以利用已焊接在塔壁上的支撐環(huán)。

2.1.3 目前塔內(nèi)共有156層多降液管塔板和一塊升氣盤（第112層），能否保留一部分現(xiàn)有的多降液管塔板，以降低改造成本。經(jīng)過各種分析表明，這樣做具有較大的風險?？紤]將該塔內(nèi)現(xiàn)有的多降液管塔板全部更換。

2.1.4 二甲苯塔上部直徑為5800mm，塔頂氣相出口直徑僅為800mm，為使氣相在離開塔頂?shù)谝粔K塔板后能夠均勻穩(wěn)定的從直徑為5800mm 的塔截面收縮到800mm 的氣相出口，擬將塔頂現(xiàn)有第一塊塔板空出，不再安裝塔板，以增大此處的空間，實現(xiàn)氣體流動的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。

2.1.5二甲苯塔中下部塔徑由5800mm 變?yōu)?800mm，在此變徑處還有第二進料口，為在此處實現(xiàn)氣液流動在不同塔徑之間的均勻轉(zhuǎn)換和分布，并實現(xiàn)進料與Φ5800mm 段流下的液體充分混合后均勻流到第一塊Φ6800mm 段的塔板上，確定在現(xiàn)在第112 塊塔板處不再安裝塔板，以增大此變徑段的空間，便于設計適當?shù)倪^渡結(jié)構(gòu)。

2.2 塔內(nèi)件改造分析

2.2.1塔板部分

本次改造將維持原板間距400mm不變，拆除原塔中第1 層及第112 層塔盤，全塔共155 層塔盤。塔板結(jié)構(gòu)形式采用等流程長度四溢流塔板設計，塔板采用 凱寧公司專利--復合孔微型閥高效塔板。塔板上主要有二個單元組成：三角形鼓泡促進器、復合孔微型閥。三角形鼓泡促進器，可以有效地消除塔盤上的氣相死區(qū)，使得從降液管流出的的清液迅速與氣體混合形成泡沫。復合孔微型閥閥高較低，閥周邊的特殊曲線結(jié)構(gòu)將流出閥孔的氣體分成許多股小汽流，這些小汽流緊靠塔板上表面流出，對液體進行充分的混合，從而可以保證塔板有十分穩(wěn)定的分離效果。

2.2.2 降液管

本次改造將采用凱寧公司的專利產(chǎn)品--多折邊傾斜式降液管。這種降液管具有流通能力大、節(jié)約塔板活性面積、較好的液體初始分布等特點。傳統(tǒng)塔板設計大都采用的簡單弓形降液管，這種降液管中間大，兩側(cè)小，造成流出降液管的液體中間多，兩邊少，導致傳質(zhì)效率極差。而凱寧公司采用多折邊傾斜結(jié)構(gòu)可以有效地控制降液管底部形狀及各處面積，從而有效地控制自降液管流到塔板上的液體分布。

2.2.3 分布器

2.2.3.1 再沸器返回口氣體分布器

由于二甲苯塔較大，且對傳質(zhì)效率要求高，塔底部氣體入口處的氣體流動分布就極為重要。我們將采用多級環(huán)形分布器來實現(xiàn)這一要求。該分布器自氣體入口處開始，沿塔壁360o周向設有許多橫截面逐漸減少的腔室。氣體自這些橫截面不同的腔室的交界處流出，控制各腔室的橫截面積的大小就可以準確地控制氣體流出各處的量，從而有效的控制氣體在整個塔截面的流動分布。

2.2.3.2 進料分布器

二甲苯塔有兩個進料口，采用四溢流塔板改造該塔后，任何一股進料入塔后都必須與進料口上方塔板上流下的液體混合均勻，再流到下層塔板，并均勻的分配到下層塔板的四個通道上，這就要求采用結(jié)構(gòu)合理的進料分配器。

2.2.4支撐大梁

目前二甲苯塔內(nèi)每層塔板都采用了兩根寬度為200mm 的工字鋼作塔板的主支撐梁。這些工字鋼均是氣液流動的死區(qū)，它們的存在導致了每層塔板損失了大量的活性面積，這樣大面積的局部死區(qū)必將影響塔板上的氣液流動分布，從而降低塔板的分離效率，因此，改造C-402 塔時，將完全拆除這種工字鋼支撐梁。

在直徑6800mm 段，考慮采用由角鋼焊接而成的衍架梁。這種支撐梁用材少，占用塔截面積很少，在塔內(nèi)施工也相當方便。

3改造效果

按上述方案分析利用大修期對C402塔進行了改造：拆除原塔內(nèi)所有可拆部件，包括塔盤、大梁、降液管、分布器等;割除部分塔盤支撐環(huán);割除原降液管支撐板;安裝新的支撐大梁;焊接新的降液管支撐板;安裝新的塔盤及降液管;安裝新的進料分布器及再沸器返回口分布器。

裝置開車后，經(jīng)過測試，該塔改造后可以達到以下工藝要求的技術(shù)指標：塔頂C9A≤500PPM且MEB≤100PPM（Wt）;塔底OX≤0.2%（Wt）;操作彈性在60-120%之間。