采用立体高效塔板技术改造烷基苯脱苯塔

朱长荣

摘要：分析了金陵石化烷基化装置产能改造后，脱苯塔处理量低的原因，介绍了立体高效塔板的工作原理及性能，提出了塔盘改造方案，结果表明，通过CTST塔盘技术改造，脱苯塔运行平稳，处理量由185t/h提高至196t/h，塔顶苯纯度由92.3%提高至98.0%，塔底氟离子含量由1.21mg/kg降低至0.69mg/kg，满足了工艺生产需要。

关键词：烷基苯；脱苯塔；立体高效塔板（CTST）

中图分类号：TQ 052 文献标识码：A 文章编号：1671-0460（2017）01-0105-03

1 情况介绍

金陵石化烷基苯厂烷基化装置是将苯和含烯烃约10%的烷烯烃进行烷基化反应，生成工业直链烷基苯的混合物，经过脱苯、脱烷烃、烷基苯精制等过程，制取高品质的工业直链烷基苯。脱苯塔是将未参与烷基化反应的苯从塔顶分离，塔顶的苯循环返回反应系统，塔底的烷烃和烷基化物到后续分馏系统继续分离（图1）。

2011年烷基苯装置由15万t/a升级改造为20万t/a后，发现脱苯塔操作不稳，处理量无法提至设计值（195t/h），主要表现在供热量稳定的情况下，塔底温度突然快速下降，塔顶、塔底液位不稳，致使后续分馏塔一起波动，严重时，塔顶回流罐瞬间满液位，造成跑料现象，成为制约装置整体提量的瓶颈。

2 原因分析

根据塔内温度分布及顶底液位变化，分析原塔盘为条形浮阀塔盘，塔盘开孔率不足，存在液泛现象，造成操作不稳，处理量无法提升，后期，降低处理量，发现液泛现象有所缓解。

在2012年4月首先进行了消缺，在不改变塔径的情况下，对条形浮阀塔盘进行了穿孔，增加塔盘开孔率，如下图2，开工后，液泛现象有所缓解，但未彻底消除，进一步验证了塔盘开孔率不足。

2013年，与天津普莱化工公司进行核算与设计，在不改变塔径和塔高的条件下，提高脱苯塔处理量。

3 改造方案

3.1 改造前塔盘介绍

改造前脱苯塔内为条形浮阀塔盘，1#-27#塔径为φ2800mm，28#-31#为3400mm，采用双溢流降液管（表1）。

3.2 CTST塔盘介绍

CTST塔盘为梯形立体传质塔板，如图3。在塔板上开有矩形孔，孔外边焊接主要构件梯形喷射罩，罩的两端为梯形端板，罩的两侧为喷射板，板上有筛孔，罩顶安装分离板。喷射板下部与塔板，上部与分离板都留有一定的间隙，上部间隙为气相通道，下部间隙为液体通道，如图4所示，其中，设置分离板的作用：①为气液相交换提供更大接触空间，②强制气液两相分离，减少雾沫夹带。

CTST塔盘为气液并流喷射型塔板，气相自矩形孔进入喷射罩，在板孔处缩颈而形成缩流，以增加气相流速；液相自喷射板下部间隙进入喷射罩内，与罩内气相充分的接触，经历拉膜提升、破碎、碰顶返回、喷射、互喷、分离6个步骤，在矩形孔至分离板的立体空问中完成气液传质。

CTST塔板突破了传统塔板以板上液层为主要传质单元的束缚，将传统平面型塔盘拓展为立体型塔盘，将简单液层传质改为喷射分离传质，有效的利用了塔板空间，空间利用率提高到50%～70%，主要特点有：

（1）处理能力大。

由于分离板的作用，气液相能够在板顶强制分离，降低了雾沫夹带，因此，大大提升了气相负荷上限，在塔板开孔率相同时，CTST塔盘的处理能力比普通浮阀塔高出很多。

（2）塔板效率高。

由于CTST的空间利用率高达50%～70%，气液在分离板及喷射板间充分接触，大幅度提高了气液两相的接触面积，且塔盘的破碎、碰顶返回、喷射特性，使液滴的表面不断更新，达到了高效传质、传热的目的。

根据以上分析，决定使用CTST塔盘，以提高脱苯塔处理量。

3.3 改造措施

（1）不改变原有塔径及塔高，1-27层塔径为（φ2800mm，28-31层为3400mm，采用双溢流降液管，板间距600mm。

（2）1-15层塔板液相负荷小，容易发生偏流现象，采用CTST塔板可以很好的解决该问题。

（3）16-27层塔板液相负荷大，气相负荷小，采用CTST塔板可以有效加强汽液传质、提高分离效率；CTST塔板没有鼓泡机制且气相不穿过液层，液相不带气泡，可以有效增加降液管的通过能力，且可解决发泡、带液问题。

（4）28-31层塔板液相负荷很大，采用CTST塔板，由于其在板面上流动的液体为清液层无发泡机制，液相通量较一般浮阀、筛板塔盘的液相通量大1～2倍，故d#3400的塔径可以满足设计要求。

4 结果与讨论

4.1 处理量分析

改造后液泛现象消除，操作区域平稳，对改造前后处理量进行对比分析，数据如表2。

由表中数据看出，塔底热负荷相当情况下，处理量由185.8t/h上升至196.47t/h，达到了工艺设计值。回流量由33.96t/h上升至37.37t/h，這是由CTST塔盘持液量较大特性决定，进一步说明，塔的提留段处理负荷上升。

4.2 分离效果分析

脱苯塔主要设计技术指标：塔底不含苯、塔顶不含烷烃。工厂分别在2012年和2014年进行了标定，塔顶苯纯度标定数据如表3。

从分析数据看出，塔底不含苯，达到技术指标；塔顶苯纯度未达到技术指标，主要是因为为降低塔底氟离子含量，脱苯塔提温操作，部分烷烃带至塔顶，造成苯纯度不足100%，但较检修前大幅提高，可满足工艺要求。

因脱苯塔进料中含有少量化合态氟离子，在高温、低压下会分解为HF，从塔顶与循环苯一起返回至反应系统，若分离效果不好，氟离子从塔底带至后续分离系统，加重后续设备的腐蚀，为此，跟踪塔底氟离子情况，数据如表4。

对比塔底氟含量发现，改造后氟离子明显下降，进一步表明改造后脱苯塔分离效果大幅改善。

5 结论

（1）装置处理量低的原因为脱苯塔塔盘开孔率不足，负荷过大，存在液泛现象。

（2）CTST立体传质塔板改造，提高了脱苯塔处理能力，达到扩产10%，提高了装置整体处理量，消除了生产瓶颈。

（3）CTST立体传质塔板改造，改善了脱苯塔分离效率，提高了塔顶苯纯度，降低了塔底氟含量，满足了工艺生产需要。