醋酸系統低壓吸收塔運行瓶頸分析及性能提升

趙月東

（兗礦魯南化工有限公司，山東滕州 277527）

兗礦魯南化工有限公司共有兩套醋酸生產裝置，采用的是兗礦集團與原西南化工研究院共同研發的甲醇低壓羰基化法合成醋酸工藝。近年來，兩套裝置經過不斷技術創新攻關，實現產能進一步優化提升，但醋酸Ⅱ裝置在產能提升過程中，低壓吸收塔運行指標出現異常，瓶頸問題凸顯，成為擴產道路上的絆腳石。

1 問題描述

醋酸低壓吸收塔（T1502）主要作用是：利用低溫甲醇作為吸收劑來吸收精餾放空尾氣中的碘甲烷、醋酸等有機組分。該塔為Ⅲ段填料塔，規格型號為Φ800mm*17 300mm、H=18 127mm，材質為316L，Ⅰ段Ⅱ段筒體亂堆DN38型金屬矩鞍環。低壓吸收塔于2008年投用，穩定運行時，處理氣量為800m3（標）/h，在醋酸提產過程中，隨著生產負荷的增加，精餾放空尾氣上升，低壓吸收塔無法滿足氣量處理需求，運行指標逐漸惡化，嚴重時出現攔液現象，影響吸收效果，導致碘甲烷等組分不能充分吸收，不但造成碘甲烷損失，同時造成火炬跑碘環保事故發生。

2 原因分析

2.1 吸收塔泛點氣速核算

目前低壓吸收塔相關參數：液相負荷L=4m3/h，氣相負荷G=1 200m3（標）/h，氣相密度：γg=2.4kg/m3，液相密度γL=1 040.5kg/m3，液相黏度γL=1.094cP，金屬矩鞍環規格DN38型，低壓塔直徑800mm。

通過Bain-Hougen 關聯式計算：

通過查金屬矩鞍環的相關參數，DN38型金屬矩鞍環比表面積α=112m2/m3，空隙率ε=0.96m3/m3，因此

DN38型金屬矩鞍環A值為0.062 25，帶入Bain-Hougen關聯式中：

可解得泛點氣速：uF=4.78m/s

空塔氣速一般為泛點氣速的50%-80%，理論最大空塔氣速不應超過3.824m/s。

目前低壓吸收塔直徑800mm，氣量1 200m3（標）/h，即工況下氣量753.53m3/h，核算空塔氣速0.419m/s，說明低壓吸收塔目前處理余量較大，滿足氣量進一步提升要求。

2.2 設備拆檢問題分析

系統停車期間組織對低壓吸收塔填料更換，并對填料壓蓋、分布器等部件進行全面排查，發現分布器及再分布器瓶頸問題較為突出。

低壓吸收塔有一個分布器及一個再分布器，分布器處于Ⅱ段填料上部，吸收劑管下部；再分配器處于Ⅰ段填料支撐板的下部。分布器及再分布器各由兩部分組成，一是液相分布板，二是氣相升氣管，液相分布板主要作用是將吸收劑均勻分布，從單個小孔中向下流出，經過填料層，與上升的放空氣充分接觸，達到充分吸收的目的。氣相升氣管主要作用是將吸收后的放空氣從升氣孔中流出，然后進入上一層填料繼續吸收或進入火炬管線燃燒。

負荷提升后，隨著氣量的增加，因氣相升氣管總橫截面積較小，放空受阻，造成塔釜壓力升高，塔釜壓力上漲后，因吸收劑壓力較低，無法順暢從液相分布板流下，造成低壓吸收塔攔液現象。

2.3 進一步分析確認

2.3.1 分配器部件受限分析

目前分布器氣相升氣管共有6個DN50升氣管，底部液相分布板上布5圈孔，單孔直徑7mm，開孔總數累計85個。

低壓吸收塔進氣管線尺寸為6″，管道內徑158mm，管道橫截面積0.019 6m2，進氣量1 200m3（標）/h時，工況下體積流量為753.53m3/h，核算管道氣體流速為10.68m/s。

分布器6個DN50升氣管面積合計為：0.010 85m2。低壓吸收塔進氣量1 200m3（標）/h時，折算成工況時，核算每個升氣管流速高達19.48m/s。

在正常操作過程中，隨著低壓吸收塔進氣量上升，分布器升氣管流速增加，阻力增加，當出氣量小于進氣量時，塔釜的壓力開始異常上升，待壓力大于液相噴淋壓力后，吸收塔平衡打破，出現攔液現象。

2.3.2 再分配器部件受限分析

再分布器氣相升氣管共有6個DN50升氣管，底部液相分布板上布11排孔，單孔直徑7mm，開孔總數累計88個。

再分布器6個升氣管尺寸與分布器一致，進氣量1 200m3（標）/h，折算成工況時，每個升氣管流速同樣為19.48m/s，升氣管阻力較大，同樣易造成低壓吸收塔攔液現象。

3 解決方案

3.1 分布器改造

（1）分布器升氣管數量保持6個不變，尺寸由2″提升至3″，增加通氣量，確保順暢流通；

（2）分布器液相分布板Ф7孔數量由85個增加至120個，并在液相分布板均布，以滿足吸收劑進一步提升要求。

分配器改造前后對比圖見圖1、圖2。

圖2 分布器升氣管擴孔改造對比

3.2 再分布器改造

（1）再分布器升氣管數量保持6個不變，尺寸同樣由2″提升至3″，增加通氣量，確保順暢流通；

（2）再分布器液相分布板Ф7孔數量由88個增加時125個，并在液相分布板均布，以滿足吸收劑進一步提升要求。

再分配器改造前后對比圖見圖3、圖4。

圖3 再分布器液相分布板開孔及升氣管擴孔布局

圖4 再分布器升氣管擴孔改造對比

4 結論

1）針對低壓吸收塔運行瓶頸問題，通過核算低壓吸收塔相關參數，找出運行瓶頸，在不增加設備購置的基礎上，對低壓吸收塔內件分配器及再分配器進行改造，利用最低投資實現了低壓吸收塔性能的穩定提升，節約了生產成本；

2）通過對吸收塔塔內件實施改造，低壓吸收塔的處理氣量由800m3（標）/h提升至1 300m3（標）/h，改善了低壓吸收塔吸收效果，同時滿足產能進一步提升需求；

3）改造后低壓吸收塔各項運行指標均滿足廠控工藝指標要求，放空尾氣中的碘甲烷含量降至10×10-6以下，減少了碘甲烷損耗，同時避免了火炬跑碘環保事故發生。