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1、乙苯苯乙烯分馏塔的问题及对策2011年6月炼油技术与工程PETROLEUMREFINERYENGINEERING第41卷第6期乙苯/苯乙烯分馏塔的问题及对策马献波,冯建东(海南实华嘉盛化工有限公司,海南省洋浦区578101)摘要:分析了海南实华嘉盛化工有限公司乙苯/苯乙烯分馏塔处理量达不到设计值的原因,包括进料温度低,空塔气速相对增加以及塔底压力有规律地脉动等.针对存在问题提出了增设进料加热器,减小塔底再沸器的换热面积等改造措施.改造后,该塔的处理能力达到设计负荷的103%,已完全能够满足生产的需要,且装置单位产品综合能耗大幅下降.关键词:乙苯/苯乙烯分馏塔填料塔产能瓶颈对策乙苯/苯乙烯分馏塔
2、是苯乙烯装置的关键设备.海南实华嘉盛化工有限公司80kt/a催化裂化干气制乙苯装置的乙苯/苯乙烯分馏塔(下简称T401)自开工以来运行负荷一直在87.5%以下,而且塔顶苯乙烯含量过高,不但影响了公司的产量和经济效益,而且给节能降耗带来了巨大的压力.因此,消除T401的产能瓶颈成为公司技术改造的重中之重.1处理量受限的原因1.1设计塔径被调小T401原设计直径为4.0In,但是经过苏尔寿公司计算以后将该塔的直径缩小到3.0m,使得该塔的空塔气速大幅度增加.根据苏尔寿公司水力学计算资料,在100%负荷时,该塔塔底气相负荷为59039kg/h,气相密度为0.984kg/m,以塔径3.0m计算,塔底的
3、空塔气速为2.36m/s;以塔径4.0m计算,塔底的空塔气速为1.33m/s.空塔气速的大幅提高,增加了液泛的可能性.1.2进料温度过低在生产过程中,由于进料粗苯乙烯需先到罐区沉降脱水,然后再进入T401,进料温度达不到设计值53,一般情况下只有36左右,在冬季则只有约25.过冷物料进入T401的填料层后,气液两相发生传热,会导致部分气体冷凝,必然要占用一段填料来进行热交换,直到过冷液体的温度达到泡点,结果是用于传质的填料段高度不够,致使分离效果恶化,产品质量变差.因此,进料温度过低直接导致T401塔顶苯乙烯含量过高.1.3再沸器过大在操作过程中,T401塔底压力一直波动较大,在负荷较低时,波
4、动区间一般在45rain;负荷较高时,波动区问则延长至30min左右.考察同类装置的情况,在进料温度100oC和进料量20t/h的情况下,塔底两台再沸器的总换热面积只需380m,而T401塔底立式热虹吸再沸器的换热面积则高达496m.T401的直径变小后,设计回流量由工艺包中的62.5t/h降至47.2t/h,该塔所需的热负荷也相应下降.但是,在施工过程中,该再沸器却没有相应地调整,使得再沸器过大.立式热虹吸再沸器是依靠单相液体与双相气液混合物间的密度差进行自然循环的,其循环量,传热负荷及压力降都相互关联.热虹吸再沸器的热负荷太大,会引起流量不稳定,管内液体和蒸汽的流动不平稳,而且产生脉冲.在
5、热负荷高时,脉冲变大还可能会引起汽阻.因此,再沸器过大是塔底压力脉动的根本原因.2应对措施2.1增设进料加热器为减小进料温度低对T401的影响,在工艺阻聚剂和协同阻聚剂注入点的后续管线上增设一台进料加热器,加热介质为0.35MPa蒸汽,蒸汽流收稿日期:20110l一1O.作者简介:马献波,工程师,1995年毕业于北京石油化_【_=学院机械工程系,现任海南实华嘉盛化工有限公司生产主管.联系电话:089828820712,E-mail:maxianbo72sina.COLT1.第6期马献波等.乙苯/苯乙烯分馏塔的问题及对策量约100kg/h,进料温度能够达到5556,即可满足要求.2.2堵塞再沸器
6、部分管道根据T401设计回流量的变化,需将再沸器的换热面积减少约30%才能解决塔底压力的波动问题.考虑到扩能的需要,改造中只将再沸器的换热管堵塞10%.由于进料加热器的增设,塔内热负荷发生改变,堵塞部分换热管后,塔底压力波动区间由改造前的20rain延长到改造后的41min,塔底压力波动的现象有所改善.3改造前后操作情况对比根据苏尔寿的设计,该塔处理量为16t/h,塔顶产品苯乙烯质量分数应在1%以下.改造前,T401的处理量超过13.5t/h时,塔顶与塔底的产品就同时不合格,因此该塔只能在处理量l3.5t/h(即87.5%设计负荷)以下运行,且如果要保证塔底产品苯乙烯质量分数在99.8%以上,
7、则塔顶产品的苯乙烯质量分数必然超过4.5%.该塔不仅处理能力低于设计值,而且苯乙烯的损失加大,每年少产苯乙烯近20kt,是公司提高经济效益的瓶颈所在.从表1可以看出,通过加热器将进料温度提高到5556,T401的最大处理量由原先的13.5t/h增加到16.5t/h,回流量由38.5t/h提高到45.0t/h,在保证塔底产品中苯乙烯质量分数大于99.8%的情况下,塔顶产品中苯乙烯质量分数也由4.5%左右下降到2.5%以下,虽然塔顶苯乙烯含量仍没有达到苏尔寿的设计要求,但苯乙烯的损失已大幅度降低,而且改造后37401的处理量已经能够达到设计值,消除了影响公司经济效益的产能瓶颈.表1改造前后的操作数
8、据对比Table1Comparisonofoperatingdatabeforeandafterrevamping4结束语通过增设进料加热器以及减小塔底再沸器换热面积等改造措施,实华嘉盛化工有限公司T401的处理能力有了大幅度提高,可达到设计负荷的103%以上,塔顶苯乙烯损失减少,苯乙烯产量大幅度提高,月产量可超过7kt,年增加收入超过1.610RMB$.本次改造,设备投资仅约310RMB$.另外,改造后还提高了T401的处理量,降低了单位苯乙烯综合能耗(改造前为23.03GJ/t,改造后降至2O.10GJ/t).虽然改造后T401的处理量能够达到甚至超过设计处理量,但是塔底压力波动的现象依然
9、没有完全消除,给该塔在高负荷下的稳定操作带来了隐患.因此,需要通过精确计算T401在设计条件下所需的热负荷,确定塔底再沸器的换热面积,并据此调整再沸器的换热面积或者更换再沸器,以保证装置的安稳长运行.参考文献1时钧,汪家鼎,余国琮,等.化学工程师手册M.2版.北京:化学工业出版社.1996:6-112.(编辑漆萍)Problemsinethylbenzene/styrenefractionatorandcountermeasuresMaXianbo,FengJiandong(HainanShihuajiashengChemicalCo.,Ltd.,Yanpu,Hainan578101)Abst
10、ract:ThecausesoffailuretoreachdesigncapacityofEB/styrenefractionatorwereanalyzed,includinglowfeedtemperature,increasedgasvelocityofemptytowerandpulsationoftowerbottompressure,etc.Effectivemeasureswereproposedsuchasadditionoffeedheaterandreductionofheatexchangeareaoftowerbottomreboiler,etc.Afterrevamping,theprocessingcapacityoffractionatortowerhasreached103%ofdesigncapacity,whichcanfullymeettheproductionrequirements.Inaddition,theunitproductSenergycon-sumptionisgreatlyreduced.KeyWords:EB/styrene,fraetionator,packingtower,capacitybottleneck,countermeasure