金陵石化 PX抽余液塔改造

黃翔云

(中國石化金陵分公司 ,江蘇南京 210033)

金陵石化 PX抽余液塔改造

黃翔云

(中國石化金陵分公司 ,江蘇南京 210033)

金陵 PX裝置首次開工后一直不能滿負荷運行,主要原因是抽余液塔設計不夠合理,在高負荷狀態下,抽余液塔分離不清。后來經過停工消缺改造,裝置在滿負荷狀態下運行良好。

抽余液塔 ;改造

1 前言

金陵分公司 60萬 t/a對二甲苯聯合裝置采用國內與國外先進技術相結合的組合工藝技術方案,以直餾石腦油和加氫裂化石腦油為原料,生產苯、對二甲苯、鄰二甲苯和重芳烴等產品。其中吸附分離由美國UOP公司提供工藝包,工程設計(包括公用設施)由洛陽石油化工工程公司承擔,施工安裝由中石化第二建設公司負責。

裝置于 2008年 12月 25日一次開車成功。前期由于化工市場低迷,再加上原料短缺,裝置一直處于低負荷運行狀態。低負荷運行 T201分離效果較好,側線 PDEB含量小于 100×10-6,塔底解吸劑C8A含量小于 10×10-6,產品純度合格。2009年 3月,隨著化工市場的逐漸復蘇,下游 PTA裝置需求的增加,裝置也逐漸提高運行負荷。當負荷達到86%時,抽余液塔已不堪重負：塔頂空冷冷后溫度超過 130℃,而且振動加劇,塔頂壓力也很高,側線PDEB跑損較多,塔底帶C8A增多導致 PX產品不合格。針對這一問題,經過多次對抽余液塔的專項研究并最終確定整改方案,裝置于 2009年 12月 12日開始停工改造,停工改造總共用時 37 d,于 2010年1月 17日重新開工后運行良好,兩個系列吸附塔都能滿足 100%負荷運行,并且抽余液塔底 C8A含量、側線 PDEB含量、產品純度都符合要求。

2 改造前抽余液塔的運行情況

金陵分公司抽余液塔T201規格為Φ8400× 65 587×24,共 73層塔盤。該塔主要作用是實現吸附分離單元貧 PX的混合 C8A與解吸劑 PDEB分離。金陵抽余液塔塔盤采用了南京凱寧精餾技術有限公司開發的復合孔微型浮閥塔盤,為四溢流結構,采用垂直弓型降液管。圖 1為金陵抽余液塔流程示意圖。

圖 1 金陵抽余液塔 T201流程示意圖

在吸附 65%～70%負荷時,吸附抽余液塔 T201分離效果較好,側線解吸劑含量小于 50×10-6;塔底 PDEB中 C8A含量小于 10×10-6,產品 PX純度合格。隨著吸附負荷的提高,側線解吸劑含量高于設計值 50×10-6,達到 150×10-6～500×10-6(相關數據見表 1),大大增加了解吸劑的消耗。隨著氣溫的升高,吸附負荷在 85%時,已不能保證產品 PX的質量,側線 PDEB的量也大幅增加。

表1 改造前抽余液塔側線的組成數據(吸附負荷80%左右) %

另外,根據 UOP工藝包,T201回流設計 C8非芳含量在 30%左右,實際數值在開工之初接近70%。由于頂回流非芳(輕組分)含量增加,T201塔壓較高,操作冷后溫度與設計值 121℃偏差很大,回流溫度要根據 T201頂壓調整。冷后溫度一般要控制在 108～110℃,T201壓力才能控制在 40 kPa左右。當氣溫升高,T201回流量增加到一定時,空冷和水冷能力已顯不足。當氣溫高于 30℃時,A201冷后溫度已不能控制在 110℃以下。氣溫 34℃時, T201回流量 687 t/h,回流溫度達到 126℃,E203冷后溫度更接近 70℃,塔頂壓力達到 58 kPa?，F場空冷因不能液化輕組分,有較大的液擊聲音,影響裝置安全運行;塔壓過高,影響輕重組分的分離效果,質量波動較大。

3 原因分析與討論

3.1 抽余液塔進出料換熱器設計不合理

抽余液塔 T201設計進料溫度189℃,而實際操作溫度在 200℃左右,遠遠高出了設計值。進料溫度高造成進料氣化率大幅增加,氣體流速加快,從而導致精餾段的氣相負荷增大。這對于本來就不堪重負的塔頂空冷器來說無疑是雪上加霜。同時氣流速度過快對進料分配器的沖擊很大,后來停工檢修時發現抽余液塔 T201進料口、解吸劑 T204再生塔返回口分配箱正對進料口的立面被沖開撕壞,分配器失去分配作用,導致進料附近的塔盤效率下降,分離精度降低。為了降低進料溫度,2009年 5月,在塔底備用泵出口和進出料換熱器管程出口增加了一根DN50的跨線,并成功將進料溫度降低了 9℃。

3.2 抽余液塔設計回流量偏低

按照UOP工藝包提供的進料組成和分離精度(側線 PDEB含量小于50×10-6,塔底C8A小于50×10-6)通過模擬計算發現,以抽余液塔的塔盤效率所需要的回流量遠遠大于對應負荷下UOP的設計回流量(大約高出 12%)。如果按照塔盤供應商側線 PDEB不大于 25×10-6的保證值,抽余液塔的設計回流比要低于模擬計算值的 20%左右。

3.3 側線抽出口位置不夠合理

由于抽余液塔側線抽出量較大 (100%負荷側線抽出量 350 t∕ h),側線抽出口的位置對回流量及塔的分離效果有很大影響。當抽出口上移時,在同樣的進料組成和流量下,所需要的回流量較少,反之則較多。為了能夠降低精餾段的負荷,所以將抽出口上移較為合適。

4 具體改造措施

針對以上 T201操作存在的問題,經過多次對抽余液塔的專項技術交流、研討并最終確定整改方案,裝置停工檢修期間進行了專項消缺,具體措施如下：

4.1 側線抽出口上移,相應塔盤進行調整

改造時將 T201側線采出口和壓力平衡線開口由原來的第 6層塔盤下方改為第 4層塔盤下方,這樣就降低回流液中的非芳含量,改善了抽余液塔精餾段的分離效果。同時可降低回流比,減小塔盤的氣液負荷。

4.2 塔頂A201和放空氣水冷 E203整體更換

將空冷整體更換為 GEA產品。電機由 37 kW更換為 45 kW,同步帶傳動,風機葉片由 3.6 m改為4.2 m,四葉片增為 9葉片,改單管程 8管排為兩管程9管排(6/3),且按 1%傾斜角度制造,空冷改為 3個 Ф300入口?？绽渖戏剿闹茉O置擋風板,防止熱風回流。

同時,抽余液塔頂放空罐 V203和放空冷卻器E203整體更換為規格更大的設備,V203頂放空線加粗?？绽淙肟趽]發線也由DN1200改為DN1400,空冷出口揮發線由 DN600改為 DN700,增加 T201頂汽流通面積,以降低 T201操作壓力。

4.3 完善進料分配器

解吸劑再蒸餾塔 T204頂返回 T201口原來在進料分配器里面,現 T204頂返回口重新開口,利舊原進料分配器。擴大進料分配管直徑,增加分配箱板厚,所有焊縫均為單面坡口的雙面焊,用加強筋加固。確保分配器的強度和分配空間。

4.4 塔盤和降液管改造

原四溢流塔板的側面降液管為多折邊垂直降液管,中心降液管和偏中心降液管為傾斜降液管。此次改造將側面降液管改為多折邊傾斜降液管,增加降液管的流通能力,降液管底部面積縮小,塔盤的活性面積和開孔面積增大,1-71奇數層側面換新降液管,2-36偶數層每層更換 12塊塔盤 (第 6層除外),38-72偶數層每層更換 10塊塔盤。

4.5 塔下部增設測溫點

進料口下方第 47層、51層、61層塔盤增加溫度點,以監測全塔熱量分布情況。此外,為避免塔頂輕組分的累積,在塔頂放空罐底部加了一條至異構化脫庚烷塔的排放流程。

5 改造后裝置的運行情況

裝置消缺后于 2010年 1月 17日投料,產出合格 PX產品,并能滿足 100%負荷運行。從表 2可看出,目前在滿負荷的情況下,T201側線解吸劑含量為 36×10-6,小于UOP設計值 50×10-6的指標。

表2 改造后抽余液塔側線的組成及數據(吸附負荷100%) %

改造后塔頂輕組分下降,二甲苯含量增加,組成更接近于 UOP工藝包數值。目前,改造后的 A201和 E203負荷還有很大的余量,能夠滿足高溫下裝置的正常生產運行。

6 小結

金陵 PX改造前只能在低負荷狀態下運行,不能滿足生產需求,給分公司的產量和效益帶來了不利影響。經過改造,裝置運行狀況良好,能夠滿足100%負荷運行,而且產品的純度和收率都滿足要求,這次改造是成功的。

TQ050.7

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：1003-3467(2010)14-0046-03

2010-07-05

黃翔云(1982-),男,助理工程師,從事芳烴生產工作,電話：13952046958。