采用立體高效塔板技術改造烷基苯脫苯塔

朱長榮

摘要：分析了金陵石化烷基化裝置產能改造后，脫苯塔處理量低的原因，介紹了立體高效塔板的工作原理及性能，提出了塔盤改造方案，結果表明，通過CTST塔盤技術改造，脫苯塔運行平穩，處理量由185t/h提高至196t/h，塔頂苯純度由92.3%提高至98.0%，塔底氟離子含量由1.21mg/kg降低至0.69mg/kg，滿足了工藝生產需要。

關鍵詞：烷基苯；脫苯塔；立體高效塔板（CTST）

中圖分類號：TQ 052 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0460（2017）01-0105-03

1 情況介紹

金陵石化烷基苯廠烷基化裝置是將苯和含烯烴約10%的烷烯烴進行烷基化反應，生成工業直鏈烷基苯的混合物，經過脫苯、脫烷烴、烷基苯精制等過程，制取高品質的工業直鏈烷基苯。脫苯塔是將未參與烷基化反應的苯從塔頂分離，塔頂的苯循環返回反應系統，塔底的烷烴和烷基化物到后續分餾系統繼續分離（圖1）。

2011年烷基苯裝置由15萬t/a升級改造為20萬t/a后，發現脫苯塔操作不穩，處理量無法提至設計值（195t/h），主要表現在供熱量穩定的情況下，塔底溫度突然快速下降，塔頂、塔底液位不穩，致使后續分餾塔一起波動，嚴重時，塔頂回流罐瞬間滿液位，造成跑料現象，成為制約裝置整體提量的瓶頸。

2 原因分析

根據塔內溫度分布及頂底液位變化，分析原塔盤為條形浮閥塔盤，塔盤開孔率不足，存在液泛現象，造成操作不穩，處理量無法提升，后期，降低處理量，發現液泛現象有所緩解。

在2012年4月首先進行了消缺，在不改變塔徑的情況下，對條形浮閥塔盤進行了穿孔，增加塔盤開孔率，如下圖2，開工后，液泛現象有所緩解，但未徹底消除，進一步驗證了塔盤開孔率不足。

2013年，與天津普萊化工公司進行核算與設計，在不改變塔徑和塔高的條件下，提高脫苯塔處理量。

3 改造方案

3.1 改造前塔盤介紹

改造前脫苯塔內為條形浮閥塔盤，1#-27#塔徑為φ2800mm，28#-31#為3400mm，采用雙溢流降液管（表1）。

3.2 CTST塔盤介紹

CTST塔盤為梯形立體傳質塔板，如圖3。在塔板上開有矩形孔，孔外邊焊接主要構件梯形噴射罩，罩的兩端為梯形端板，罩的兩側為噴射板，板上有篩孔，罩頂安裝分離板。噴射板下部與塔板，上部與分離板都留有一定的間隙，上部間隙為氣相通道，下部間隙為液體通道，如圖4所示，其中，設置分離板的作用：①為氣液相交換提供更大接觸空間，②強制氣液兩相分離，減少霧沫夾帶。

CTST塔盤為氣液并流噴射型塔板，氣相自矩形孔進入噴射罩，在板孔處縮頸而形成縮流，以增加氣相流速；液相自噴射板下部間隙進入噴射罩內，與罩內氣相充分的接觸，經歷拉膜提升、破碎、碰頂返回、噴射、互噴、分離6個步驟，在矩形孔至分離板的立體空問中完成氣液傳質。

CTST塔板突破了傳統塔板以板上液層為主要傳質單元的束縛，將傳統平面型塔盤拓展為立體型塔盤，將簡單液層傳質改為噴射分離傳質，有效的利用了塔板空間，空間利用率提高到50%～70%，主要特點有：

（1）處理能力大。

由于分離板的作用，氣液相能夠在板頂強制分離，降低了霧沫夾帶，因此，大大提升了氣相負荷上限，在塔板開孔率相同時，CTST塔盤的處理能力比普通浮閥塔高出很多。

（2）塔板效率高。

由于CTST的空間利用率高達50%～70%，氣液在分離板及噴射板間充分接觸，大幅度提高了氣液兩相的接觸面積，且塔盤的破碎、碰頂返回、噴射特性，使液滴的表面不斷更新，達到了高效傳質、傳熱的目的。

根據以上分析，決定使用CTST塔盤，以提高脫苯塔處理量。

3.3 改造措施

（1）不改變原有塔徑及塔高，1-27層塔徑為（φ2800mm，28-31層為3400mm，采用雙溢流降液管，板間距600mm。

（2）1-15層塔板液相負荷小，容易發生偏流現象，采用CTST塔板可以很好的解決該問題。

（3）16-27層塔板液相負荷大，氣相負荷小，采用CTST塔板可以有效加強汽液傳質、提高分離效率；CTST塔板沒有鼓泡機制且氣相不穿過液層，液相不帶氣泡，可以有效增加降液管的通過能力，且可解決發泡、帶液問題。

（4）28-31層塔板液相負荷很大，采用CTST塔板，由于其在板面上流動的液體為清液層無發泡機制，液相通量較一般浮閥、篩板塔盤的液相通量大1～2倍，故d#3400的塔徑可以滿足設計要求。

4 結果與討論

4.1 處理量分析

改造后液泛現象消除，操作區域平穩，對改造前后處理量進行對比分析，數據如表2。

由表中數據看出，塔底熱負荷相當情況下，處理量由185.8t/h上升至196.47t/h，達到了工藝設計值?；亓髁坑?3.96t/h上升至37.37t/h，這是由CTST塔盤持液量較大特性決定，進一步說明，塔的提留段處理負荷上升。

4.2 分離效果分析

脫苯塔主要設計技術指標：塔底不含苯、塔頂不含烷烴。工廠分別在2012年和2014年進行了標定，塔頂苯純度標定數據如表3。

從分析數據看出，塔底不含苯，達到技術指標；塔頂苯純度未達到技術指標，主要是因為為降低塔底氟離子含量，脫苯塔提溫操作，部分烷烴帶至塔頂，造成苯純度不足100%，但較檢修前大幅提高，可滿足工藝要求。

因脫苯塔進料中含有少量化合態氟離子，在高溫、低壓下會分解為HF，從塔頂與循環苯一起返回至反應系統，若分離效果不好，氟離子從塔底帶至后續分離系統，加重后續設備的腐蝕，為此，跟蹤塔底氟離子情況，數據如表4。

對比塔底氟含量發現，改造后氟離子明顯下降，進一步表明改造后脫苯塔分離效果大幅改善。

5 結論

（1）裝置處理量低的原因為脫苯塔塔盤開孔率不足，負荷過大，存在液泛現象。

（2）CTST立體傳質塔板改造，提高了脫苯塔處理能力，達到擴產10%，提高了裝置整體處理量，消除了生產瓶頸。

（3）CTST立體傳質塔板改造，改善了脫苯塔分離效率，提高了塔頂苯純度，降低了塔底氟含量，滿足了工藝生產需要。