急冷塔技改及分析

劉偉明

摘 要： 目前甲醇制烯烴項目是國家優化能源結構、實現差異化發展的重要項目之一 [1]～[2]，而急冷水用戶以及分離塔的堵塞情況[3]，成為影響甲醇制烯烴長周期穩定運行的瓶頸，所以提高急冷塔粉塵脫除率，解決急冷水用戶和分離塔堵塞成為裝置生產的重要內容，此次技改對裝置穩定生產和提高經濟效益取得了一定的效果，但仍未達到預期，但為我們提供了經驗，為以后的改造提供了借鑒。

關鍵詞： 急冷塔堵塞；急冷塔洗滌除塵效果；粉塵脫除率

1.急冷塔改造原因

本次改造涉及某甲醇制烯烴裝置技改消缺項目急冷塔。該塔最初設計為人字擋板結構，開工后發現該塔洗滌效果不理想，催化劑粉塵不能脫除至設計指標；2014年對該塔進行改造，將原塔人字擋板更換為規整格柵（比表面積約10m2/m3），氣相進料口增設雙列葉片氣體分布器[4]～[5]，液相進口更換新的液體分布管。改造后，該塔洗滌效果沒有改善，反而比采用人字擋板結構的除塵效果更差，導致分離塔壓差由開車時的24kPa漲至33kPa，致使分離塔經常出現液泛，而急冷水用戶E-5002、E-5005堵塞的情況嚴重，清洗周期變短，E-5002運行10天清洗一次，E-5005運行12到15天清洗一次；目前，該塔已成為制約整套裝置效益的瓶頸，此次利用裝置停車檢修時間，對急冷塔進行了第二次技術改造，希望通過更換高效洗滌格柵及設置其他內件等手段進行改造，提高該塔的洗滌脫塵效果。

2.急冷塔改造方案

原塔結構簡述：原塔共設置一段規整格柵填料，填料段高度2400mm；填料段上方設置水漿循環上返塔分布管，填料段下方設置雙列葉片氣體分布器[4]；塔釜設置水漿循環下返塔分布管及攪拌蒸汽分布管。

本次改造內容（從塔釜往塔頂）：

（1）塔釜含塵量最大，采用人字擋板可充分保證氣相與擋板間的有效碰撞，從而有利于氣相中夾帶的顆粒物聚集沉降，所以在氣體分布器（塔釜雙列葉片不變）上方增設6層人字擋板從上至下依次編號為1#-6#，板間距為600mm，采用分塊布置，每塊塔盤采用自身梁結構保證其強度，塔盤特定區域上開有舌孔，可以同時起到加強洗滌效果和減少氣相沖擊的作用。

（2）考慮到顆粒物的濃度分布，在人字擋板上方設置1.8m高的TUG1.0垂直格柵填料，在該段格柵填料上氣液進行進一步逆流接觸，相比較于原塔內的洗滌格柵，比表面積增加，一方面保證洗塵的效果，另一方面該垂直格柵通量足夠大，抗堵性能優良。

（3）格柵填料上方設置2m高TUPAC1.0規整填料，主要目的是進一步除去粒徑更小的催化劑顆粒。經過人字擋板和垂直格柵對氣相的洗塵后，氣相中夾帶的催化劑顆粒粒徑逐漸變小，除塵也變得越來越困難，此處需要效率更高的填料，才能保證氣液高效的逆流接觸從而達到除塵的目的。綜合考慮抗堵性能、填料除塵效率、填料的通量幾個影響因素，設置TUPAC1.0規整填料較為合適。

（4）TUPAC1.0規整填料上方設置旋流板除沫器[6]，其除沫效率高。夾帶霧沫的氣體穿過旋流板除沫器葉片時產生旋轉運動，在離心力的作用下將液滴甩至塔壁（由于壁效應和重力作用）而分離，如霧沫中夾帶著催化劑顆粒，可以通過旋流板除沫器將霧沫有效甩至塔壁，保證了顆粒物和氣相的有效分離。

（5）綜上所述，一方面塔體需要加高，急冷塔的切線高度比之前增高5m；

（6）塔頂水漿循環上返塔口N2管口分布孔密度為49.6個/m2，偏低，因此對該分布管進行改造，改造后的型式為分布管搭配抗堵塞型液體分布器結構，保證抗堵的同時，增加液體分布點密度，從而保證洗塵的效果。

（7）1#人字擋板上方新增加下段進料分布管N6，以保證對液相的初始均勻分布。

3.急冷塔改造目標

（1）保證急冷塔的洗滌效果，即粉塵脫除率≮93%

（2）E-5002的清洗周期在30天左右；E-5005的清洗周期在45天至60天之間。

4.急冷塔改造后的實際效果及分析

急冷塔的粉塵脫除率是急冷塔改造后洗滌除塵效果的最直接表現，而E-5002與E-5005的清洗周期與急冷塔的洗滌除塵效果有很大關系，E-5002與E-5005的清洗周期也是表征急冷塔改造后的洗滌除塵效果一個重要方面；但由于此次檢修期間，E-5002管束全部更換，對清洗周期影響較大，所以沒有用E-5002的清洗周期來表征急冷塔改造后的洗滌除塵效果；因此此次采用了急冷塔粉塵脫除率和E-5005的清洗周期來表征此次急冷塔技改的洗滌除塵效果。

注：急冷塔洗下來的催化劑（kg）=急冷塔外排水×24（h）×水漿固（mg/l）/1000

粉塵脫除率 = 急冷塔洗下來的催化劑（kg）/反應器日跑損催化劑（kg）×100%

日跑損催化劑（通過催化劑罐檢尺來計算）是反應器和再生器日跑損催化劑之和，反應器和再生器催化劑跑損量的比值約為3.8：1。

表4.2 急冷塔技改前后E-5005清洗周期的對比

對從上述的數據分析得出：

①通過幾個月的對比發現急冷塔的粉塵脫除率由檢修前的43%提升至約70%以上，最高時能達到90%，雖然比檢修的有顯著提高，但還遠未達到目標值≥93%。

②E-5005從2015年11月至2016年1月份的運行數據來看，其清洗周期與檢修前相比變化不明顯；但在2016年2月至4月通過對E-5005的流通介質進行擾動后，大幅提高了E-5005的清洗周期；而檢修前對E-5005的流通介質進行擾動，對延長E-5005清洗周期影響不明顯，但檢修后效果明顯。

5.總結

此次急冷塔技改后，粉塵脫除率比技改前有了顯著提高；E-5005通過對流通介質進行擾動后清洗周期也有了較大延長；分離塔截止到目前壓差穩定，生產穩定，根據負荷不同在8kpa到12kpa之間波動，沒有出現液泛現象；綜上所述，此次技改雖沒有達到預想的效果，但還是對裝置穩定生產、提高經濟效益起到了一定的效果。■

參考文獻

[1]王茜；李增喜；王蕾；甲醇制低碳烯烴技術研究進展[J]；工程研究-跨學科視野中的工程；2010年03期.

[2]高美瑩；甲醇制烯烴的MTO工藝與市場前景 [J]；廣東化工；2009年08期.

[3]刑愛華；實驗室規模裝置上甲醇制烯烴反應水相中烴池物種的發現及甲醇的定量[A]；能源化工及催化；2015年3月，第23卷，第3期.

[4]趙汝文；填料塔氣液分布器優化設計規律[J]；化學工程；2006年07期.

[5]李旭光；雙列葉片式氣體分布器的性能研究[D]；天津大學；2007年.

[6]郭水來；旋流板除沫器的應用及制作 [J]；中氮肥；1988年06期.endprint