导向梯形固阀塔板在丙烷脱氢装置中的应用效果分析

张国甫（宁波海越新材料有限公司，浙江　宁波　315800）

导向梯形固阀塔板在丙烷脱氢装置中的应用效果分析

张国甫
（宁波海越新材料有限公司，浙江宁波315800）

对鲁姆斯公司Catofin固定床丙烷脱氢工艺来说，理论丙烯平衡浓度为44%左右，导致丙烯分离塔的丙烯进料浓度较低、丙烯分离塔塔径大、气液通量大等后果。导向梯形固阀塔板具有塔板效率高的优势，结合六溢流布置方式，可满足大通量、高精度的分离要求。针对国内第二套引进的某丙烷脱氢装置，导向梯形固阀塔板在丙烯分离塔中被首次成功应用，打破了国外垄断。

丙烷脱氢；丙烯分离；导向梯形固阀

丙烯是石化工业的重要产品和原材料之一，除蒸气裂解、催化裂解过程可获得大部分丙烯产品外，另一重要来源是丙烷在催化剂作用下直接脱氢制得。目前，世界上已工业化的丙烷脱氢技术［1］包括UOP公司的Oleflex工艺、鲁姆斯公司的Catofin流程、林德公司的林德工艺、菲利浦石油公司的Star流程及俄罗斯和意大利公司联合开发的FBD-3工艺等。

浙江某新建石油化工厂丙烷脱氢装置（以下简称PDH）是国内第二家采用鲁姆斯的Catofin丙烷脱氢工艺的工厂，设计年产60万t丙烯（75 t/h），年操作时间8000 h，操作弹性为60%～110%。反应器制取的丙烯产品经过压缩、干燥、冷箱分离、轻组分脱除后，以40%左右的丙烯质量分数进料至丙烯分离塔。

丙烯分离塔用于丙烯和丙烷的分离，是装置的核心分离设备，具有塔径大、丙烯进料浓度低、丙烯/丙烷相对挥发度相近、塔板气液相通量大等特点。专利商工艺包中指定必须使用高通量逆流塔板，推荐的合格供货商为两家国外供货商。经过多次攻关论证后采用国内某厂商的导向梯形固阀塔板，成功开车并通过性能考核，打破了国外垄断。

1　流程简述

丙烯分离塔采用上塔和下塔两段式设计，含40.5%左右的丙烯丙烷混合物料进入下塔上部，下塔塔釜设置多台再沸器提供热量，由上塔塔釜接力泵向下塔提供回流，下塔塔釜丙烷物料返回前系统。下塔塔顶气相直接进入上塔塔釜气相空间，上塔塔顶设置多台循环水冷却换热器，合格的丙烯产品自塔顶回流罐经回流泵加压后少量抽出，大部分为上塔提供回流。流程见图1。

图1　丙烯分离塔流程示意图

2　导向梯形固阀塔板特点

导向梯形固阀是在喷射型导向梯形浮阀基础上发展起来的一种导向阀。其阀体具有独特的结构：

（1）阀体为梯形结构，短边与液流方向一致。

（2）阀体上可开有导向孔，导向孔的方向也与液流方向一致。

（3）其特殊的结构决定了该固阀具有良好的导向作用。

导向阀体与传统浮阀相比主要有以下优点：

（1）导向作用规定了气相通道，这将有效降低塔板上的气液相返混、气流相互冲击和鼓泡程度。

（2）导向作用可使塔板上的液体快速地流向降液管方向，可降低塔板上的液层高度、减小液面梯度，从而保证了塔板上的气液传质效率。液面梯度是塔板效率降低的重要原因，由于液面梯度的存在，导致塔板上气液分布的不均匀，降低了分离效率。

本装置的丙烯产品分离塔塔径大，上塔直径8700 mm，下塔直径9000 mm，满负荷时的塔顶气相负荷高达1680 t/h。采用专利商指定的高通量逆流塔板，固然可以适应较大的气液负荷操作，但其塔板效率较低，需要290层塔板。

导向梯形固阀塔板的板效率可达85%以上，塔板设计为六溢流形式，塔板数减少至240块。由于塔板数减少，全塔高度同步降低了21.5 m，塔基设计载荷相应降低，大幅降低了土建投资和设备投资。

3　应用效果分析

该套60万t/a丙烷脱氢装置自2014年8月投入运行以来，已连续稳定运行20个月，证明该塔板完全满足产品质量要求。

现场操作数据采集见表1：

表1　主要运行参数

通过上述数据可以看出，在满负荷和超负荷工况下，在回流比、热负荷与原工艺包规定的参数相近的情况下，采用240层高效导向梯形固阀塔板后，塔顶塔釜的指标均满足或优于原设计值。

4结语

采用高效组合导向梯形固阀塔板，塔板数降低50块后，完全可以满足产品质量和操作弹性要求。全塔高度降低了21.5 m，大幅节省了装置投资。

本装置的成功运行，证明了国产技术攻关成功，为国内其它丙烷脱氢装置的建设提供了可供借鉴的实例。

［1］冯娜.丙烷脱氢制丙烯技术分析［J］.中国化工贸易，2014，6（11）:140.

Analysis of the Application Effect of Directed Trapezoidal Fixed Valve Tray in Propane Dehydrogenation Unit

ZHANG Guo-fu
（Ningbo Haiyue New Material Limited Company，Ningbo，Zhejiang 315800，China）

In Lummus Catofin process with fixed catalyst bed,propylene equilibrium concentration is only 44%in theory,which result in low propylene concentration feeding to splitter and lead to big tower diameter and high gas and hydraulic load in tray.The directed trapezoidal fixed valve tray has an advantage of high tray efficiency,meet the demands of high hydraulic load and high product purity combined with six pass tray configuration.In view of the second sets of the introduction of a propane dehydrogenation unit,the directed trapezoidal fixed valve tray in the propylene splitter was successfully applied for the first time, breaking the foreign monopoly.

propane dehydrogenation；propylene splitter；directed trapezoidal fixed valve tray

1006-4184（2016）7-0037-02

2015-03-20

张国甫（1978-），男，工程师，主要从事大型化工装置生产管理。E-mail:zhanggf@nbhireal.com。