吸附分離裝置抽余液塔的優化運行

楊余

摘 要：本文對326萬t/a吸附分離裝置抽余液塔在“9.24”裝置全面停電前、后的運行情況進行對比分析，并針對該塔在停電后存在分離效果不佳的問題，提出改善、優化方案。

關鍵詞：吸附分離裝置;抽余液塔;液泛;降壓

0 前言

海南煉化60萬t/a芳烴聯合裝置是中國石化芳烴成套工藝國產化的首套工業裝置，項目包括60萬t/a芳烴抽提、90萬t/a歧化及烷基轉移、327萬t/a吸附分離、266萬t/a異構化、385萬t/a二甲苯分餾裝置及聯合裝置公用工程，主要產品為對二甲苯（PX）、鄰二甲苯（OX）、苯（BZ）、抽余油。芳烴聯合裝置于2013年12月27日打通全流程，投料試車一次成功，產出合格PX產品。

芳烴聯合裝置的核心是吸附分離裝置，而抽余液塔是吸附分離裝置的關鍵設備之一，其分離效果不僅影響到吸附劑壽命及對二甲苯產品純度，而且也可能造成解吸劑損失，影響裝置經濟效益，因此抽余液的操作非常重要。抽余液塔自開工以來，一直保持著高負荷、穩定生產，其分離效果較好，能滿足生產需求。2014年9月24日，由于晃電導致芳烴聯合裝置大面積停工，至9月27日開工正常，開工后發現抽余液塔C602在提負荷的過程中，出現分離效果變差、液泛等異常情況，相同運行負荷下，該塔分離效果無法恢復到停工前水平。

1 抽余液塔存在問題分析

1.1 抽余液塔運行情況對比

抽余液塔共95層塔盤，經過多次汽化、多次冷凝的過程，將貧對二甲苯的碳八芳烴異構體與解吸劑分離，塔頂貧對二甲苯的碳八芳烴異構體從抽余液塔側線抽出，在塔內溫差與流量的串級控制下進入抽余液側線緩沖罐，作為異構化單元進料;塔底解吸劑經塔底泵升壓后，與抽余液塔進料換熱后與抽出液塔底解吸劑匯合后，作為循環解吸劑返回至吸附塔。

為了保證對二甲苯的純度及解吸劑的有效利用，正常生產過程中控制抽余液塔底C8A≯50ppm，側線PDEB≯50ppm，在“9.24”晃電停工前，在吸附分離裝置保持112%高負荷穩定運行的前提下，抽余液塔側線解吸劑含量基本為零，塔底碳八芳烴含量小于0.05%，說明了抽余液塔分離效果較好，能滿足生產需求;開工后，吸附分離裝置負荷低于112%，但是抽余液塔側線解吸劑及塔底碳八芳烴含量明顯上升，在相同運行負荷下，抽余液塔的分離效果明顯下降，無法恢復到停工前水平。具體對比情況如圖1所示。

1.2 抽余液塔分離效果下降原因查找

針對抽余液塔分離效果下降這一現象，首先從抽余液塔的操作入手，通過優化再沸量、回流比等手段，分離效果依然沒有好轉，隨后，結合“9.24”晃電停工現象，初步設想是由于塔內件損壞引起分離效果下降。為了了解該塔內氣液相運行狀況和塔內件狀況，，委托岳陽長嶺設備研究所采用γ射線掃描檢測技術對該塔全塔的氣液相運行情況進行檢測。

檢測結果顯示，在吸附分離高負荷（111.5%）的情況下，1-7層、68-95層塔盤中間部分的鼓泡區接近夾帶液泛，其余塔盤存在不同程度的霧沫夾帶現象;而當負荷適當降低的情況下，霧沫夾帶量略有下降，但是塔下部液相負荷顯著下降，不再出現液泛狀態。針對這一檢測分析結果，提出了以下改善、優化措施。

2 改善抽余液塔分離效果的措施

2.1 產生液泛的原因

液泛是精餾塔常見的一種操作故障，液泛的結果是導致塔壓差超高，塔的分離精度急劇下降，隨后塔的操作遭到破壞。促成液泛的因素主要有以下兩個：

2.1.1 降液管內液體倒流回上層板

由于塔板對上升的氣流有阻力，下層板上方的壓力比上層板上方的壓力大，降液管內泡沫液高度所相當的靜壓頭能夠克服這一壓力差時，液體才能往下流。當液體流量不變而氣體流量加大，下層板與上層板間的壓力差亦隨著增加，降液管內的液面隨之升高。若氣體流量加大到使得降液管內的液體升高到堰頂，管內的液體便不僅不能往下流，反面開始倒流回上層板，板上便開始積液;加以操作時不斷有液體從塔外送入，最后會使全塔充滿液體。就形成了液泛。若氣體流量一定而液體流量加大，液體通過降液管的阻力增加，以及板上液層加厚，使板上下的壓力差加大，都會使降液管內液面升高，從而導致液泛。

2.1.2 過量液沫夾帶到上層板

氣流夾帶到上一層板的液沫，可使板上液層加厚，正常情況下，增加得并不明顯。在一定液體流量之下，若氣體流量增加到一定程度，液層的加厚便顯著起來（板上液體量增多，氣泡加多、加大）。氣流通過加厚的液層所帶出的液沫又進一步加多。這種過量液沫夾帶使泡沫層頂與上一層板底的距離縮小，液沫夾帶持續地有增無減，大液滴易直接噴射到上一層板，泡沫也可冒到上一層板，終至全塔被液體充滿。

2.2 提出改善、優化措施

綜上所述，精餾塔產生液泛主要是由于塔板上氣液相負荷太大造成的，因此，可以采取以下措施對抽余液塔的分離效果進行優化：①適當降低吸附分離裝置負荷。摸索吸附分離裝置最高安全運行負荷，建議吸附分離裝置最高安全運行負荷不高于106%，負荷由112%降低至106%時，抽余液流量由1065m3/h降低至1008m3/h，抽余液塔的進料量降低約40t/h，進料量的降低使該塔的分離效果有所好轉;②適當降低抽余液塔操作壓力。對抽余液塔采取降壓操作，根據吸附負荷，壓力由0.247MPa最低降至0.215MPa，壓力的降低可以提高塔的分離效果;③利用2017年裝置運行第一周期首次全面大檢修機會，對抽余液塔內件進行檢修，消除設備因素影響精餾塔分離效果。

通過以上三種優化措施，抽余液塔的目前分離效果明顯好轉，抽余液側線解吸劑平均含量由0.0125%到目前基本降為0，抽余液塔底C8A含量由0.025%降至0，均低于控制指標。具體如下圖2所示：

3 結論

“9.24”晃電之后，抽余液塔出現操作難度加大，分離效果下降的現象，通過專業檢測，初步判斷出塔內出現液泛現象，液泛是精餾塔常見的操作故障，可以通過適當降低裝置負荷及精餾塔操作壓力的方法，同時利用大檢修機會對精餾塔進行停工檢修，從而改善抽余液塔的分離效果，保證對二甲苯產品純度及解吸劑的有效利用，提高裝置經濟效益。

參考文獻：

[1]閆曄，劉佩田.化工單元操作過程[M].北京：化學工業出版社，2015.