醋酸洗滌塔塔盤脫落原因分析及應對措施

李圣君

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

醋酸洗滌塔塔盤脫落原因分析及應對措施

李圣君

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

結合醋酸洗滌塔內部檢查情況及出現塔盤脫落的問題，分析了可能引起塔盤脫落的幾種原因，并提出了應對措施，對比了整改措施實施前后的運行效果。實踐證明：整改措施實施后，醋酸洗滌塔運行穩定，出塔物料結構與設計相符，裝置得以長周期、滿負荷運行。

醋酸洗滌塔；塔盤脫落；應對措施

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.014

河南龍宇煤化工有限公司醋酸裝置采用國內低壓羰基合成技術，設計產能40萬t/a，主要包括反應系統、反應液冷卻及冷凝液回收系統、精餾系統、尾氣吸收系統、催化劑制備系統、產品輸送裝運系統、火炬系統等。該套裝置于2016年8～9月完成投料試車并通過性能考核，產量、消耗、質量指標均達到設計值。試車結束后，在對裝置進行常規檢查以及暴露問題處理時，發現醋酸洗滌塔出現塔盤脫落(見圖1)。本文主要針對該問題進行原因分析并提出應對措施。

圖1 洗滌塔脫落的塔盤

1 醋酸洗滌塔基本情況

醋酸洗滌塔采用鋯材制造，塔內件共有3層塔盤，直徑3m，型式為浮閥塔，每層塔盤均布約950個浮閥，其中第1、2層塔盤下方安裝鋯材絲網除沫器，除沫器高度0.2m，使用多層ZR705絲網堆疊成型。3層塔盤均為單溢流，通過拼裝后使用M10×30的ZR705螺栓固定在塔內支撐圈上，而絲網通過其底部的橫梁進行支撐。

該塔主要是對來自閃蒸分離器的氣相進行洗滌，回收氣相中夾帶的銠催化劑、甲基碘催化劑等。氣相進口管直徑DN800，設計流量42 785Nm3/h。洗滌液來自精餾塔塔釜，流量5t/h，洗滌后的氣相進入精餾塔，液相返回閃蒸分離器底部。洗滌塔塔釜使用再沸器加熱，產生蒸汽促進兩相傳質并濃縮洗滌后的液相。2015年5月10日至5月27日，2016年5月3日至19日醋酸裝置進行了2次酸聯運試車，試車負荷均為50%。2016年7月10日至7月25日進行第3次酸聯運試車，試車負荷60%。3次酸聯運結束后拆塔檢查時，發現醋酸洗滌塔內部絲網拉筋(φ6鋯棒)存在個別脫焊掉落的情況，其他未發現異常，塔盤緊固良好，運行參數相對平穩。

2016年8月12日裝置開始進行投料試車，至9月10日結束，運行結束后拆塔發現最底部塔盤沿周邊支撐件脫落，降液板、集液槽一并脫落，下層除沫器絲網脫落，第2層塔盤浮閥脫落近20個(運行期間的參數見表1)。

表1 試車期間洗滌塔相關數據

2 原因分析

根據檢查及運行情況，對于醋酸洗滌塔塔盤的脫落進行分析，可能有以下幾種原因。

2.1 洗滌塔內塔盤積液

降液板底隙過小，在高負荷運行時，可能造成塔盤積液，導致塔盤載荷增大。該塔安裝技術要求，第1、2層底部降液板底隙32.8mm，第3層降液板底隙57.8mm。在塔盤安裝驗收表中，3項指標均滿足安裝要求，但3次酸聯運后，未對上述指標進行復檢。投料試車后，測量降液板底隙，第1層32.9mm，未發生較大偏差，剩余2層由于脫落已無法測定。另外，塔盤洗滌量過大或者塔的溫度過低，均會造成液相流量增大，當超過設計值時，同樣會造成塔盤降液受阻，導致塔盤積液。

根據表1中數據，進入洗滌塔的洗滌液流量和洗滌后出塔的流量，酸聯運期間均在正常操作范圍內。投料試車期間高負荷狀態下，洗滌流量大于設計值，經查閱設計資料，洗滌流量設計最大值5t/h，該操作值仍在可控范圍內，不至于引起嚴重積液，因此可知，由于積液導致塔盤脫落的可能性不大。

2.2 氣相阻力過大

由于洗滌塔第1層、第2層塔盤下方安裝有鋯材絲網除沫器，厚度200mm，且該絲網較為蓬松(見圖2)，在氣液兩相分離時，若運行不穩定，可能導致絲網持液過多下墜壓緊(酸聯運期間部分絲網支撐拉筋脫落，未能修復)，導致阻力增大；當氣相負荷過大時，也可能導致受力過大壓實。上述情況最終將引起絲網處阻力增大，并將其通過固定螺栓傳至絲網底部支撐梁上。在拆塔檢查時，發現支撐梁一端螺栓孔被撕裂，撕裂口向下，證明其受力方向向上，與該判斷一致。

圖2 洗滌塔的絲網

經查閱低壓羰基合成技術的同類醋酸裝置運行效果資料發現，其洗滌塔中均未安裝絲網除沫器，設計人員在本公司醋酸裝置洗滌塔中增加絲網除沫器，意圖是為了防止在高負荷下產生霧沫夾帶，以便醋酸精餾裝置提升負荷。因此分析，可能是該絲網設置在高負荷下，絲網處阻力較大，加之絲網制造及安裝缺陷，當運行參數發生波動時，絲網處受力大幅度增加，導致絲網支撐件受力過大撕裂，脫落后墜落至下方塔盤，引起塔盤脫落。

2.3 工藝操作原因

進入洗滌塔的氣相來自閃蒸分離器，而在閃蒸分離器內，該氣體是通過來自反應器的高溫、高壓反應液(壓力2.8MPa(g)，溫度190℃)減壓至0.127MPa(g)后閃蒸產生，其流量的控制通過閃蒸調節閥實現。閃蒸出的氣體由閃蒸分離器直接進入T4301洗滌塔，其間管道無閥門節流。在生產中，閃蒸調節閥開度短時間內大幅度增加，將導致閃蒸氣量瞬時增大，產生的強大脈沖可能將塔盤吹翻。在對本次試車數據分析時發現，在8月29日1∶00至1∶30間，反應器由于甲醇進料泵的故障，產生負荷波動，反應負荷短時間內由52%降至36%，隨后又增加至44%，由于總負荷偏小，經查閃蒸總量并未超出醋酸吸收塔操作上限。盡管如此，也不排除此次運行參數的波動可能引起進入洗滌塔瞬時氣量過大，但數據未能被采集的可能，而該狀態的出現會引起塔盤受力過大，導致支撐件撕裂。

試車其他時間閃蒸調節閥投用流量自控，調節閥狀態良好，波動范圍不大，運行指標在設計指標以內，且加、減量嚴格按照規定進行小幅度調節，未出現過較大的波動。

2.4 塔盤設計制造或安裝缺陷

洗滌塔塔盤直徑3m，塔盤間距900mm(含除沫器)，每層塔盤由11塊拼接而成，周邊使用68顆M10×25的Zr705螺栓緊固在塔內的支撐圈上，由于塔盤直徑較大，若洗滌塔塔盤在設計制造時存在缺陷，或存在螺栓緊固不夠、松脫等安裝缺陷，或載荷等技術參數未達到設計要求，可能導致塔盤在高負荷時出現異常，甚至引起緊固螺栓松動脫落。另外，若塔盤緊固件存在制造缺陷，運行中可能出現塔盤螺栓腐蝕(河南龍宇的分離塔塔釜出現過同規格螺栓腐蝕的問題)引起脫落。

洗滌塔在安裝時，螺栓緊固使用扭矩扳手逐條進行，安裝后在塔內對螺栓進行逐條檢查，出現螺栓松脫的可能性很低。醋酸吸收塔內部檢查時，也未發現脫落的螺栓出現腐蝕痕跡，且洗滌塔運行參數較分離塔吸收塔緩和，短時間內存在腐蝕的可能性偏低。

綜上所述，塔盤絲網阻力大及運行參數的不穩定是最有可能引起洗滌塔塔盤脫落的原因。

3 應對措施及效果對比

針對上述情況，我們采取了以下措施：①修復并矯正脫落的塔盤；②重新核算絲網除沫器參數，拆除多余絲網；③對塔盤周邊緊固螺栓進行了更換；④重新校核塔盤安裝水平度、堰寬、板寬、底隙等參數，嚴格將其控制在設計指標以內；⑤規范操作要求，控制閃蒸流量閥開度的加減幅度。

4 結語

通過上述措施的實施，河南龍宇的醋酸裝置自2016年10月25日開車至今，醋酸洗滌塔運行穩定，各項參數均達到設計值，出塔物料組成與設計相符，醋酸裝置得以長周期、滿負荷運行。

[1] 戴猷元，余立新.化工原理[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2] 陳國桓.化工機械基礎[M].北京：化學工業出版社，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，河南偃師人，1994年畢業于鄭州工學院化工工藝專業，教授級高級工程師，長期從事化工生產、技術管理工作，現任河南龍宇煤化工有限公司總經理。

10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.014

TQ 053.5

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1004-8901(2017)01-0056-03