苯乙烯裝置乙苯/苯乙烯分離塔技術改造

吳增國

摘 要：作為重要的化學有機原料苯乙烯，通常首先通過負壓絕熱脫氫法，然后通過精餾分離獲得高純度的苯乙烯產品。目前分離塔DA-401由于效果一直不能滿足設計要求，嚴重制約了裝置的穩(wěn)定性，故分離難度大，能耗高。本文根據(jù)國內現(xiàn)有的關于分離系統(tǒng)的改造技術，以及實際生產過程中積累的經(jīng)驗，對乙苯/苯乙烯分離塔技術改造進行討論。

關鍵詞：苯乙烯;改造;運行狀況;分離塔

眾所周知，醫(yī)藥、染（涂）料、塑料等人類賴以生存的物品的主要成份就是乙苯/苯乙烯。目前苯乙烯的主要生產工藝大致有四種，即乙苯脫氫法、丁二稀合成法、裂解汽油抽提蒸餾回收法及環(huán)氧丙烷-苯乙烯聯(lián)產法[1]。DA-401乙苯/苯乙烯分離塔是目前最常用的乙苯/苯乙烯分離技術。然而目前的DA-401效果一直不能滿足設計要求，嚴重制約了裝置的穩(wěn)定性，增加了經(jīng)濟能源的消耗量。本論文將通過對目前DA-401分離塔的技術現(xiàn)狀，采取技術分析、工藝模擬，探討乙苯/苯乙烯DA-401分離塔的技術改造方案。

1 乙苯/苯乙烯分離塔改造背景

DA-401分離塔的技術為：真空環(huán)境下的六層填料式蒸餾塔。EB和SM主要是通過這種蒸餾塔分離獲得的，而同時也會產生苯乙烯、AMS、聚合物、焦油及少量C8芳烴，以及包括含EB、苯、甲苯和含量約1.8%的苯乙稀。蒸餾塔的主要工作目標為：通過接近最佳的蒸汽用量將苯乙烯生成聚合物的損失降至最低。

分離塔的真空系統(tǒng)由一臺液環(huán)真空泵（帶有一臺備用泵）、一臺液/氣分離器以及一臺用于循環(huán)密封液的冷卻器組成。與此同時，分離塔的密封液通常用分離塔塔頂蒸餾出來的物質來作為密封液額外補充液。

EB/SM分離塔塔頂?shù)漠a品儲存在分離塔回流罐內，提供了一定量的緩沖時間。將水相儲存在回流罐罐底的積液包內，控制積液包界位在要求控制指標之下，并將水相輸送到油/水分離器FA-305當中。

其次，運用分離塔回流罐內的液位來控制流量，將產自分離塔頂?shù)募s80%的有機物充作回流液最后返回分離塔頂，而剩余的20%有機物則被輸送到EB回收塔進行下一步的分離。

幾乎全部苯乙烯、焦油、聚苯乙烯以及DNBP抑制劑，都來自EB/SM分離塔塔底。對分離塔底的液位、流量進行控制，運用GA-401A來加熱分離，然后通過EB/SM塔底泵輸送到SM分離塔。運用中壓蒸汽以及低壓蒸汽的EB/SM分離塔的GA-401A再沸器和EB/SM分離塔的2#GA-401A再沸器向分離塔進行熱量提供。

2 乙苯/苯乙烯分離塔改造技術

2.1 改造方案的選擇

對國內目前關于乙苯/苯乙烯的分離塔分離技術的效率還不能達到設計標準的原因進行了分析和直觀判斷，通過查閱相關資料以及現(xiàn)場調查基本可以得出分離塔分離效果差的主要原因是塔內氣液分布不良的結論。基于此大致得出了以下幾個改造方案：

①重新設計乙苯/苯乙烯的分離塔結構，為了解決塔內氣體通量不足的原因采用增大塔徑的方法來滿足要求，達到設計的分離目標。需要指出的是本方案改動量比較大，不僅要對塔體、填料、塔內構件進行重新計算、設計以及制造，而且顯而易見的本方案需要巨大的改動資金。

②采用新型的高效率填料來提高分離塔的分離成功率。由于現(xiàn)有的DA-401塔填料效率比較低，需要竟可能的在現(xiàn)有基礎上増加一定數(shù)量的塔板數(shù)。目前最有效的方法為將部分或者全部的填料替換為1.5～2倍的更高效率的BX 500型絲網(wǎng)填料。根據(jù)現(xiàn)場調查的結果證明，這一方法是有效的。因此，經(jīng)過大量的實際工程，對于大直徑填料塔更換填料在實際生產中的應用，我國眾多的相關廠家在長久的技術難題攻克過程中，積累了十分豐富的經(jīng)驗。500Y絲網(wǎng)填料分離效率提高的主要原因是填料上良好的流體分布效果。由于現(xiàn)有的分布器因為其噴淋點數(shù)太少，所以不能滿足500Y型絲網(wǎng)填料的噴淋要求。因此，對于分布器而言也需要一起進行更改。通過初步的估算，這種改造方案依然需要比較大的資金，金額至少在1500萬元以上。

③通過對DA-401塔進行的工藝模擬計算以及分離塔內部的流體力學計算，同時核算數(shù)據(jù)和對DA-401塔的實際狀況進行分析，精準找出DA-401塔低分離效率的主要原因，然后根據(jù)原因制定出該塔的精準改革方案。這個技術方案是很少對塔的原部件進行改動，可以發(fā)現(xiàn)這種方案需要的投資最少，是一個很經(jīng)濟的技術方案。

2.2 改造技術方案的確定

通過上節(jié)的介紹，根據(jù)分離塔設備的工藝要求，選擇第三個技術改造方案，制定如下分離塔的技改造方案：

①為提高分離塔氣體早期上升過程中的分布效果，須要對塔體氣體分布器和相應的固定件進行替換;②對B1、B3、B6床層處的3套液體分布器進行替換。同時對處于B1、B3、B6床上方的各填料層各增加一盤填料，來進一步提高分離塔的分離效率;最后對所有液體的收集器內的集合物液體進行詳細的檢查、清理。并在原收集器連通槽的垂直方向和收集環(huán)槽降液管處增加輔助連通槽，利于液體進入降液管;③對位于B2、B4、B5床層的液體分布器進行詳細的檢查、清理，對原塔內出現(xiàn)偏差的部件調至水平并固定，直至蒸餾塔處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。④全面清理分布器上的聚合物，在缺少墊片的法蘭間増加墊片，緊固松動螺栓，恢復分布器主槽脫落的導流裝置。

3 結束語

乙苯/苯乙烯分離塔的早期通常會采用篩板塔，后來都逐漸被高性能的填料所取代。改造前DA-401塔釜乙苯含量為10%～15%，DA-404塔改造后塔釜乙苯含量為0.2%，大大的減少了乙苯的損失，基本滿足設計要求。事實證明，分離塔的節(jié)能效果顯著提升。

參考文獻：

[1]陳金斌.苯乙烯裝置乙苯/苯乙烯分離塔技術改造[D].上海：華東理工大學，2017.