丙苯塔存在的问题分析与对策

王建建

(海南实华嘉盛化工有限公司，海南 洋浦 578101)

苯乙烯是一种应用广泛的化工原料，其生产工艺主要有纯乙烯法、环氧丙烷联产法和稀乙烯法等。由于稀乙烯制乙苯/苯乙烯工艺的乙烯原料是采用催化干气或裂解干气中浓度较低的乙烯，相对价格低廉，该生产工艺受到许多生产厂家的青睐。稀乙烯制乙苯装置中丙苯塔的主要作用是将系统中的副产物丙苯馏分等分离出去，以便得到纯度较高的二乙苯返回烷基转移反应器继续生成目的产物乙苯。海南实华嘉盛化工有限公司8万t·a-1催化干气制乙苯装置采用第3代催化干气制乙苯/苯乙烯技术。但是，在运行过程中丙苯塔一直存在着诸多问题，影响了装置的正常运行。

1 丙苯塔存在的问题

1.1 塔顶组分中二乙苯含量远超设计值

在设计资料中，丙苯塔顶物料组成中二乙苯的含量为10wt%。在实际操作过程中，该塔塔顶物料组成中二乙苯含量只有在装置负荷较低的情况下会低于10%，在装置负荷较高时，一般都会在15%以上，甚至会超过30%，使得部分二乙苯随着塔顶物料丙苯混合馏分送出装置，造成二乙苯的损失。

1.2 丙苯塔无法在设计压力下操作

丙苯塔塔顶设计压力为0.15MPa，塔顶温度为197.5℃。在实际运行中，该塔塔顶操作压力无法控制在设计范围内，只能够在20～35kPa之间进行操作且无法自动控制，为了尽量降低塔顶物料中二乙苯含量，塔顶温度一般控制在165～175℃之间。一旦将压力提高到设计压力，该塔将会出现塔顶、塔底物料组成无法控制的情况，会严重影响到后续分离甚至反应过程的进行。

1.3 塔底液位波动大

自装置正常开工以来，丙苯塔塔底液位低于100%时会出现波动，而且会引起塔底再沸器加热蒸汽的流量变化，给该塔的操作带来极大的影响。若要保持加热蒸汽流量稳定，必须控制该塔在塔底满液位的条件下操作，时间较长时，会造成该塔出现淹塔现象，部分丙苯被带到后续流程，会对烷基转移反应产物的组成造成较大影响。塔底液位的波动，使得塔底气相负荷不稳定，不利于丙苯塔的正常操作。

2 原因分析

2.1 丙苯塔超负荷运行

自装置开工以来，丙苯塔一直在超负荷的状态下运行，主要原因是烃化反应干气进料组成变化较大，其中的丙烯含量为0.45V%左右，远远高于设计中的0.03V%，由此造成烃化反应产物中丙苯馏分的含量大幅度上升。在目标产品乙苯被拔出后，丙苯塔进料中的丙苯馏分含量由设计中的2.73%上升至21.92%，是设计值的8倍之多。同时，由于催化干气中杂质气体的存在，烃化反应产物中重质物增加。因为以上两因素的影响，使得丙苯塔进料量增加，由表1可以看出，丙苯塔始终在140%～224%的负荷下运行。同时，由于进料组成变轻，使得丙苯塔内的气相负荷增加，为维持分馏塔的气液相平衡，必须增加回流量。在超高负荷状态下，按照设计压力进行操作时，塔底再沸器热负荷无法满足生产的要求，为使丙苯塔底物料中不含丙苯，必须降低塔压，降低物料的沸点，减少热量的消耗，至使部分二乙苯等较重组分进入塔顶物料中。因此，丙苯塔超负荷运行是操作压力低于设计值，塔顶物料中二乙苯含量超过设计值的原因。

表1 丙苯塔设计参数与操作参数对比Table 1 comparison of design parameters and operating parameters

表2 丙苯塔进料组成实际工况与设计工况对比Table 2 comparison of design feeding condition and actual fee ding condition

2.2 塔底再沸器气相返回干扰液位计的正常测量

液位计是根据连通器的原理进行测量的，当液位计的负压口的压力稳定时，液位才能够保持稳定。由于设计原因，该塔的液位计在设置时，上引压口与塔底再沸器的气相返回口正好相对，而丙苯塔的直径仅有1000mm，当再沸器的气相进入丙苯塔塔釜时，气体直接冲入液位计的负压口，使得液位计气相压力增加，液位计内的液位快速下降，塔釜的液位快速上升，塔釜液位升高后，减少了气体对液位计上引压口的干扰，液位计内的液位又迅速回升，塔釜液位下降。由于塔釜液位的波动，造成进入再沸器内的液体流量发生变化，从而引起加热蒸汽量的波动。

3 改造措施

3.1 采用苏尔寿MVG固阀塔盘进行改造

由于丙苯塔始终超负荷运行，塔体无法更改，只能采取更换大流通量塔盘的方法进行改造。通过计算，苏尔寿公司的固阀塔盘可以满足要求。根据水力学计算结果，丙苯塔更换为MVG固阀塔盘后，满足气液相70%～125%的操作弹性。在100%负荷下，对于气相，鼓泡区内的最大液泛率为50%，对于液相，降液管内最大的液泛率为42%。塔的总压降为16.60kPa。

3.2 在气相返回口增加防冲罩

由于再沸器返回的气相干扰了液位计的正常测量，在液位计位置无法改变的情况下，需采取特殊措施。为了能够消除干扰，采取在气相返回口增加防冲罩的方式，减少气相对液位计负压口的冲击，保证液位计正常工作，从而减小加热蒸汽量的波动。

4 改造前后对比

4.1 塔顶二乙苯含量降低

丙苯塔改造前使用单溢流条形浮阀塔盘，在实际生产过程中，该塔塔顶物料组成中二乙苯含量一般都在15%以上，甚至会超过30%，塔顶二乙苯含量超高，造成二乙苯损失。丙苯塔更换为MVG固阀塔盘后，实际生产中丙苯塔塔顶物料组成中二乙苯含量一般都小于10%，在负荷较高的情况下也不会超过20%，满足了正常生产的需要，同时减少了二乙苯的损失。

4.2 塔底液位波动趋势改善

在气相返回口增加防冲罩后，丙苯塔塔釜再沸器的气相返回对液位计负压口的冲击减小，减少了气体对液位计上引压口的干扰，使得丙苯塔塔釜液位波动减小，同时塔釜再沸器加热蒸汽量的波动趋于稳定。

5 小结

丙苯塔在运行中存在的问题，既有设计的原因，也有操作条件变化的原因。在无法改变设备本体或者更换设备的前提下，只能采用技术改造的方式消除运行中存在的问题。更换大通量的塔盘后，提高了丙苯塔的处理量，降低了塔顶物料中二乙苯的含量，减少了二乙苯的损失。塔底液位波动对丙苯塔的操作影响较大，采取特殊措施消除这种波动后，不但稳定了丙苯塔的操作，而且有利于塔底再沸器的正常运行。

[1] 时钧，汪家鼎，余国琮，等.化学工程师手册（第2版）[M].北京：化学工业出版社，1996.

[2] 刘巍，邓方义，等.冷换设备工艺计算手册（第2版）[M].北京：中国石化出版社，2008.