乙苯／苯乙烯精馏塔分离效果

乙苯／苯乙烯精馏塔分离效果

摘要：分析了某厂乙苯／苯乙烯精馏塔分离效果不佳的原因；时操作条件进行优化、模拟计算；并介绍了
技术改造方案的实施及产生的经济效益。
关键词：苯乙烯；精馏塔；优化
某化工一厂苯乙烯装置DA一401(~2600)塔是乙苯／苯乙烯精馏塔。该塔自1987年开车以来，分离效果一直不佳，塔顶苯乙烯含量太高，一般在5％～ 6％左右，达不到设计值3．4％。而塔底乙苯的质量分数为0．2％～0．3％(设计为0．05％)。致使大量苯乙烯从DA一402塔返回300#单元，造成脱氢反应副反
应增加，转化率降低，苯乙烯产量降低，其结果不仅影响产品质量，且使物耗、能耗升高。通过技术改造
取得了巨大的经济效益。
1 乙苯／苯乙烯精馏塔简介DA—401乙苯／苯乙烯精馏塔采用250Y板波纹填
料，填料高度为35．70 m。共六层填料，精馏段两层，提馏段四层。原设计的进料组成：苯0．70％，甲苯2．40％，乙苯37．10％，苯乙烯58．40％，非芳烃0．20％，水0．10％，甲基苯乙烯0．10％，重组分1．00％。设计的工艺条件：塔顶压力265 mmHg，塔釜压力360 mmHg，塔顶温度102．00oC。塔釜温度120．00oC，回流比7．5。实际进料组成：苯0．80％，甲苯2．10％，乙苯34．40％ ，苯乙烯61．90％ ，非芳烃0．000 81％，水0．10％，甲基苯乙烯0．40％，重组分0．30％。实际操作工况：塔顶压力38．66KPa，塔釜压力5 1．70KPa，塔顶温度99．50℃，塔釜温度121．4~C，回流比9．6。从15．80 NmVh逐渐提高到16．50 Nm ／h，稳定24 h后，检查精馏塔苯乙烯含量及产品苯乙烯纯度如表1所示。
表1 进料量对分离效果的影响
进料量，Nm3／h 15．8 16．0 16．2 16．5
塔顶苯乙烯含量。％ 5．52 5．28 6．02 5．69
产品中乙苯含量，％ 0．25 0．13 0．30 0．20
2．2 蒸汽(回流比)对分离效果的影响
进料量不变，以16．0 Nm ／h的进料量，改变DA一401塔的加热蒸汽量，从9．00 t／h逐渐提高到
11．00t／h并且每个加热蒸汽量均稳定24 h，检查精馏塔顶苯乙烯含量及产品苯乙烯的纯度如表2所示。
表2 蒸汽(回流}匕)对分离效果的影响
加热蒸汽量，t／h 9．30 10．00 10．50 1 1,00
塔顶苯乙烯含量，％ 5．2l 6．9l 5．29 5．36
产品中乙烯含量，％ 0．24 0．19 O．30 0．41
从以上进料量和蒸汽量调整数据可以看出，进料量和蒸汽量大小，汽液负荷的变化，对精馏塔的
分离效果没有明显的影响。而且随着汽液负荷的增加，可能超过塔的操作极限，引起塔液泛，再怎么调
整也不可能达到分离效果。
2 实验过程3 模拟计算及分析
根据精馏塔的实际情况，塔顶压力不变，从进料量、蒸汽量(回流比)等方面进行操作调整，寻找
最优工艺参数。
2．1 进料量对分离效果的影响
3．1 模拟计算
根据LUMMUS提供的PFD图册，原设计参数，
操作数据及现有设备参数，用专用精馏塔计算软件
xuexicn.com
对精馏塔进行全塔工艺计算，得出该塔主要工艺参数，如表3所示。
表3 模拟计算结果
液相流量，Kegh 55 351 55 730 69 949 69465 69 388 69 535
液相密度，Kg／m 799 805 813 817 823 822
气相流量。Kg／h 61501 61 949 61 141 60 807 60 525 60 658
气相密度，K 1．29 1．39 1．43 1．48 1．56 1．67
表面张力。N／m(~10 )2．10 2．12 2．15 2．16 2．18 2．16
液相黏度，Pa．s(xl0-4) 2．97 2．93 2．91 2．88 2．85 2．81
气相黏度，Pa．s(xl0-6) 8．11 8．19 8．28 8．35 8．46 8．53
根据工艺计算的结果及目前工况分析，精馏塔
精馏段效率偏低。分析原因，主要是该段负荷较大，从而使原规整填料之效率大大下降，就原设计而
言，则该处塔径偏小。就目前操作，该塔已发挥了最大处理能力，进行多次优化，效果不很明显，已在极
限状态下操作，其内部填料工况已不在最佳操作区域。操作难度很大，要想提高其分离效果，必须对塔
进行改造。
3．2 塔分离效果差的原因分析
精馏塔分离效果差，经多次优化效果不明显，说明工艺操作不存在问题，而是该塔本身能力有
限，可能存在原因如下：
(1)精馏塔填料为250Y板波纹填料，动能因子为在现有负荷下，250Y板波纹填料最高效率为2．5个理论板／m，5}}床层4．37 m 250Y板波纹填料，最大理论板数为10．9个理论板。整个精馏塔用ASPEN软件模拟计算实际操作工况，只有68块理论板，模拟该塔的设计值，所需理论板数为84块，
理论板数不够，是造成该塔分离效果达不到预想效果的主要原因。
(2)塔顶回流分布器分配孑L堵塞，导致顶层填料液体分布不均，精馏效果不好，也是致使精馏塔
分离效果差的重要影响因数。
(3)塔底气体分布器，降液管堵塞，导致气相雾沫夹带，降低了底层填料的效率，也影响了精馏塔的精馏果。(4)塔中间某层液体分布器(收集器)漏液，将使塔内分离状况难以正常运行。
4 精馏塔的技改方案
4．1 更换填料
用TJGX高效填料，更换精馏段填料。5}}床层采用4 m高ⅡGx高效填料和0．9 m 250Y板波纹填
料。效率可达20个理论板。
4．2 增加填料高度
缩短2#一6#床层降液管长度，保留长度约为
490~460 mm，截去多余部分，用250Y板波纹填料增加1#一4#及6#床层填
料高度，分别增加高度约为500 mm、300 n'fn、200
mm、500 mm、200 mm。逐盘检查原来各盘填料，如有破损、锈蚀、堵塞，
用新填料更换，各盘填料加防壁流圈，保证塔效率。
4．3 检查和更换液体分布器
从下到上对气、液分布器逐个进行检查，是否有安装不当、漏液、堵塞等现象，若有予以纠正清理。
更换塔顶回流分布器，以避免顶层填料液体分布不均。
5 技改结果与效益
乙苯／苯乙烯精馏塔经过技术改造后，操作条件不变，分离效果比设计还好。塔顶苯乙烯含量能控制在1％以内，塔釜采出含乙苯1 000 PPm左右。技术改造后精馏的质量控制统计数据如表4所示。
表4 改造后精馏塔的质量控制统计数据
进料量，Nm ／h
塔顶压力，KPa
塔釜压力，KPa
塔顶苯乙烯含量，％
塔釜乙苯含量。％
塔釜温度，
从该表数据可以看出，塔顶、塔釜压差不到10KPa。技术改造后，经模拟计算该塔理论板数达到
90块，不仅达到较为理想的分离效果，而且还有一定的操作弹性，还可提高该塔的负荷，满足了高负
荷生产的需求。精馏塔技术改造成功后，产生了巨大的经济效益。
(1)每天多产苯乙烯6 t，一年按300天计算，一
年增产1 800 t，1 t苯乙烯的利润平均少计为800
元，一年可实现经济效益144万元。
(2)现塔釜温度可降低2~39C，每天节约蒸汽20t，
一年6 000 t，实现经济效益至少30万元。