醋酸洗涤塔塔盘脱落原因分析及应对措施

李圣君

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

醋酸洗涤塔塔盘脱落原因分析及应对措施

李圣君

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

结合醋酸洗涤塔内部检查情况及出现塔盘脱落的问题，分析了可能引起塔盘脱落的几种原因，并提出了应对措施，对比了整改措施实施前后的运行效果。实践证明：整改措施实施后，醋酸洗涤塔运行稳定，出塔物料结构与设计相符，装置得以长周期、满负荷运行。

醋酸洗涤塔；塔盘脱落；应对措施

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.014

河南龙宇煤化工有限公司醋酸装置采用国内低压羰基合成技术，设计产能40万t/a，主要包括反应系统、反应液冷却及冷凝液回收系统、精馏系统、尾气吸收系统、催化剂制备系统、产品输送装运系统、火炬系统等。该套装置于2016年8～9月完成投料试车并通过性能考核，产量、消耗、质量指标均达到设计值。试车结束后，在对装置进行常规检查以及暴露问题处理时，发现醋酸洗涤塔出现塔盘脱落(见图1)。本文主要针对该问题进行原因分析并提出应对措施。

图1 洗涤塔脱落的塔盘

1 醋酸洗涤塔基本情况

醋酸洗涤塔采用锆材制造，塔内件共有3层塔盘，直径3m，型式为浮阀塔，每层塔盘均布约950个浮阀，其中第1、2层塔盘下方安装锆材丝网除沫器，除沫器高度0.2m，使用多层ZR705丝网堆叠成型。3层塔盘均为单溢流，通过拼装后使用M10×30的ZR705螺栓固定在塔内支撑圈上，而丝网通过其底部的横梁进行支撑。

该塔主要是对来自闪蒸分离器的气相进行洗涤，回收气相中夹带的铑催化剂、甲基碘催化剂等。气相进口管直径DN800，设计流量42 785Nm3/h。洗涤液来自精馏塔塔釜，流量5t/h，洗涤后的气相进入精馏塔，液相返回闪蒸分离器底部。洗涤塔塔釜使用再沸器加热，产生蒸汽促进两相传质并浓缩洗涤后的液相。2015年5月10日至5月27日，2016年5月3日至19日醋酸装置进行了2次酸联运试车，试车负荷均为50%。2016年7月10日至7月25日进行第3次酸联运试车，试车负荷60%。3次酸联运结束后拆塔检查时，发现醋酸洗涤塔内部丝网拉筋(φ6锆棒)存在个别脱焊掉落的情况，其他未发现异常，塔盘紧固良好，运行参数相对平稳。

2016年8月12日装置开始进行投料试车，至9月10日结束，运行结束后拆塔发现最底部塔盘沿周边支撑件脱落，降液板、集液槽一并脱落，下层除沫器丝网脱落，第2层塔盘浮阀脱落近20个(运行期间的参数见表1)。

表1 试车期间洗涤塔相关数据

2 原因分析

根据检查及运行情况，对于醋酸洗涤塔塔盘的脱落进行分析，可能有以下几种原因。

2.1 洗涤塔内塔盘积液

降液板底隙过小，在高负荷运行时，可能造成塔盘积液，导致塔盘载荷增大。该塔安装技术要求，第1、2层底部降液板底隙32.8mm，第3层降液板底隙57.8mm。在塔盘安装验收表中，3项指标均满足安装要求，但3次酸联运后，未对上述指标进行复检。投料试车后，测量降液板底隙，第1层32.9mm，未发生较大偏差，剩余2层由于脱落已无法测定。另外，塔盘洗涤量过大或者塔的温度过低，均会造成液相流量增大，当超过设计值时，同样会造成塔盘降液受阻，导致塔盘积液。

根据表1中数据，进入洗涤塔的洗涤液流量和洗涤后出塔的流量，酸联运期间均在正常操作范围内。投料试车期间高负荷状态下，洗涤流量大于设计值，经查阅设计资料，洗涤流量设计最大值5t/h，该操作值仍在可控范围内，不至于引起严重积液，因此可知，由于积液导致塔盘脱落的可能性不大。

2.2 气相阻力过大

由于洗涤塔第1层、第2层塔盘下方安装有锆材丝网除沫器，厚度200mm，且该丝网较为蓬松(见图2)，在气液两相分离时，若运行不稳定，可能导致丝网持液过多下坠压紧(酸联运期间部分丝网支撑拉筋脱落，未能修复)，导致阻力增大；当气相负荷过大时，也可能导致受力过大压实。上述情况最终将引起丝网处阻力增大，并将其通过固定螺栓传至丝网底部支撑梁上。在拆塔检查时，发现支撑梁一端螺栓孔被撕裂，撕裂口向下，证明其受力方向向上，与该判断一致。

图2 洗涤塔的丝网

经查阅低压羰基合成技术的同类醋酸装置运行效果资料发现，其洗涤塔中均未安装丝网除沫器，设计人员在本公司醋酸装置洗涤塔中增加丝网除沫器，意图是为了防止在高负荷下产生雾沫夹带，以便醋酸精馏装置提升负荷。因此分析，可能是该丝网设置在高负荷下，丝网处阻力较大，加之丝网制造及安装缺陷，当运行参数发生波动时，丝网处受力大幅度增加，导致丝网支撑件受力过大撕裂，脱落后坠落至下方塔盘，引起塔盘脱落。

2.3 工艺操作原因

进入洗涤塔的气相来自闪蒸分离器，而在闪蒸分离器内，该气体是通过来自反应器的高温、高压反应液(压力2.8MPa(g)，温度190℃)减压至0.127MPa(g)后闪蒸产生，其流量的控制通过闪蒸调节阀实现。闪蒸出的气体由闪蒸分离器直接进入T4301洗涤塔，其间管道无阀门节流。在生产中，闪蒸调节阀开度短时间内大幅度增加，将导致闪蒸气量瞬时增大，产生的强大脉冲可能将塔盘吹翻。在对本次试车数据分析时发现，在8月29日1∶00至1∶30间，反应器由于甲醇进料泵的故障，产生负荷波动，反应负荷短时间内由52%降至36%，随后又增加至44%，由于总负荷偏小，经查闪蒸总量并未超出醋酸吸收塔操作上限。尽管如此，也不排除此次运行参数的波动可能引起进入洗涤塔瞬时气量过大，但数据未能被采集的可能，而该状态的出现会引起塔盘受力过大，导致支撑件撕裂。

试车其他时间闪蒸调节阀投用流量自控，调节阀状态良好，波动范围不大，运行指标在设计指标以内，且加、减量严格按照规定进行小幅度调节，未出现过较大的波动。

2.4 塔盘设计制造或安装缺陷

洗涤塔塔盘直径3m，塔盘间距900mm(含除沫器)，每层塔盘由11块拼接而成，周边使用68颗M10×25的Zr705螺栓紧固在塔内的支撑圈上，由于塔盘直径较大，若洗涤塔塔盘在设计制造时存在缺陷，或存在螺栓紧固不够、松脱等安装缺陷，或载荷等技术参数未达到设计要求，可能导致塔盘在高负荷时出现异常，甚至引起紧固螺栓松动脱落。另外，若塔盘紧固件存在制造缺陷，运行中可能出现塔盘螺栓腐蚀(河南龙宇的分离塔塔釜出现过同规格螺栓腐蚀的问题)引起脱落。

洗涤塔在安装时，螺栓紧固使用扭矩扳手逐条进行，安装后在塔内对螺栓进行逐条检查，出现螺栓松脱的可能性很低。醋酸吸收塔内部检查时，也未发现脱落的螺栓出现腐蚀痕迹，且洗涤塔运行参数较分离塔吸收塔缓和，短时间内存在腐蚀的可能性偏低。

综上所述，塔盘丝网阻力大及运行参数的不稳定是最有可能引起洗涤塔塔盘脱落的原因。

3 应对措施及效果对比

针对上述情况，我们采取了以下措施：①修复并矫正脱落的塔盘；②重新核算丝网除沫器参数，拆除多余丝网；③对塔盘周边紧固螺栓进行了更换；④重新校核塔盘安装水平度、堰宽、板宽、底隙等参数，严格将其控制在设计指标以内；⑤规范操作要求，控制闪蒸流量阀开度的加减幅度。

4 结语

通过上述措施的实施，河南龙宇的醋酸装置自2016年10月25日开车至今，醋酸洗涤塔运行稳定，各项参数均达到设计值，出塔物料组成与设计相符，醋酸装置得以长周期、满负荷运行。

[1] 戴猷元，余立新.化工原理[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2] 陈国桓.化工机械基础[M].北京：化学工业出版社，2011.

Causes and Countermeasures of Acetic Acid Tower Tray off

LI Shen-jun

(HenanLongyuCoalChemicalCo.，Ltd.，YongchengHenan476600China)

For the checking results inside the acetic acid washing tower and the tray-off problems，this paper points out several reasons which are likely to cause tray-off，and puts forward the countermeasures.It also makes a comparison of the operating results before and after the rectification.

acetic acid washing tower tray；tray off；countermeasures

李圣君(1972年—)，男，河南偃师人，1994年毕业于郑州工学院化工工艺专业，教授级高级工程师，长期从事化工生产、技术管理工作，现任河南龙宇煤化工有限公司总经理。

10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.014

TQ 053.5

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1004-8901(2017)01-0056-03