苯乙烯装置乙苯/苯乙烯分离塔技术改造

吴增国

摘 要：作为重要的化学有机原料苯乙烯，通常首先通过负压绝热脱氢法，然后通过精馏分离获得高纯度的苯乙烯产品。目前分离塔DA-401由于效果一直不能满足设计要求，严重制约了装置的稳定性，故分离难度大，能耗高。本文根据国内现有的关于分离系统的改造技术，以及实际生产过程中积累的经验，对乙苯/苯乙烯分离塔技术改造进行讨论。

关键词：苯乙烯;改造;运行状况;分离塔

众所周知，医药、染（涂）料、塑料等人类赖以生存的物品的主要成份就是乙苯/苯乙烯。目前苯乙烯的主要生产工艺大致有四种，即乙苯脱氢法、丁二稀合成法、裂解汽油抽提蒸馏回收法及环氧丙烷-苯乙烯联产法[1]。DA-401乙苯/苯乙烯分离塔是目前最常用的乙苯/苯乙烯分离技术。然而目前的DA-401效果一直不能满足设计要求，严重制约了装置的稳定性，增加了经济能源的消耗量。本论文将通过对目前DA-401分离塔的技术现状，采取技术分析、工艺模拟，探讨乙苯/苯乙烯DA-401分离塔的技术改造方案。

1 乙苯/苯乙烯分离塔改造背景

DA-401分离塔的技术为：真空环境下的六层填料式蒸馏塔。EB和SM主要是通过这种蒸馏塔分离获得的，而同时也会产生苯乙烯、AMS、聚合物、焦油及少量C8芳烃，以及包括含EB、苯、甲苯和含量约1.8%的苯乙稀。蒸馏塔的主要工作目标为：通过接近最佳的蒸汽用量将苯乙烯生成聚合物的损失降至最低。

分离塔的真空系统由一台液环真空泵（带有一臺备用泵）、一台液/气分离器以及一台用于循环密封液的冷却器组成。与此同时，分离塔的密封液通常用分离塔塔顶蒸馏出来的物质来作为密封液额外补充液。

EB/SM分离塔塔顶的产品储存在分离塔回流罐内，提供了一定量的缓冲时间。将水相储存在回流罐罐底的积液包内，控制积液包界位在要求控制指标之下，并将水相输送到油/水分离器FA-305当中。

其次，运用分离塔回流罐内的液位来控制流量，将产自分离塔顶的约80%的有机物充作回流液最后返回分离塔顶，而剩余的20%有机物则被输送到EB回收塔进行下一步的分离。

几乎全部苯乙烯、焦油、聚苯乙烯以及DNBP抑制剂，都来自EB/SM分离塔塔底。对分离塔底的液位、流量进行控制，运用GA-401A来加热分离，然后通过EB/SM塔底泵输送到SM分离塔。运用中压蒸汽以及低压蒸汽的EB/SM分离塔的GA-401A再沸器和EB/SM分离塔的2#GA-401A再沸器向分离塔进行热量提供。

2 乙苯/苯乙烯分离塔改造技术

2.1 改造方案的选择

对国内目前关于乙苯/苯乙烯的分离塔分离技术的效率还不能达到设计标准的原因进行了分析和直观判断，通过查阅相关资料以及现场调查基本可以得出分离塔分离效果差的主要原因是塔内气液分布不良的结论。基于此大致得出了以下几个改造方案：

①重新设计乙苯/苯乙烯的分离塔结构，为了解决塔内气体通量不足的原因采用增大塔径的方法来满足要求，达到设计的分离目标。需要指出的是本方案改动量比较大，不仅要对塔体、填料、塔内构件进行重新计算、设计以及制造，而且显而易见的本方案需要巨大的改动资金。

②采用新型的高效率填料来提高分离塔的分离成功率。由于现有的DA-401塔填料效率比较低，需要竟可能的在现有基础上増加一定数量的塔板数。目前最有效的方法为将部分或者全部的填料替换为1.5～2倍的更高效率的BX 500型丝网填料。根据现场调查的结果证明，这一方法是有效的。因此，经过大量的实际工程，对于大直径填料塔更换填料在实际生产中的应用，我国众多的相关厂家在长久的技术难题攻克过程中，积累了十分丰富的经验。500Y丝网填料分离效率提高的主要原因是填料上良好的流体分布效果。由于现有的分布器因为其喷淋点数太少，所以不能满足500Y型丝网填料的喷淋要求。因此，对于分布器而言也需要一起进行更改。通过初步的估算，这种改造方案依然需要比较大的资金，金额至少在1500万元以上。

③通过对DA-401塔进行的工艺模拟计算以及分离塔内部的流体力学计算，同时核算数据和对DA-401塔的实际状况进行分析，精准找出DA-401塔低分离效率的主要原因，然后根据原因制定出该塔的精准改革方案。这个技术方案是很少对塔的原部件进行改动，可以发现这种方案需要的投资最少，是一个很经济的技术方案。

2.2 改造技术方案的确定

通过上节的介绍，根据分离塔设备的工艺要求，选择第三个技术改造方案，制定如下分离塔的技改造方案：

①为提高分离塔气体早期上升过程中的分布效果，须要对塔体气体分布器和相应的固定件进行替换;②对B1、B3、B6床层处的3套液体分布器进行替换。同时对处于B1、B3、B6床上方的各填料层各增加一盘填料，来进一步提高分离塔的分离效率;最后对所有液体的收集器内的集合物液体进行详细的检查、清理。并在原收集器连通槽的垂直方向和收集环槽降液管处增加辅助连通槽，利于液体进入降液管;③对位于B2、B4、B5床层的液体分布器进行详细的检查、清理，对原塔内出现偏差的部件调至水平并固定，直至蒸馏塔处于稳定运行状态。④全面清理分布器上的聚合物，在缺少垫片的法兰间増加垫片，紧固松动螺栓，恢复分布器主槽脱落的导流装置。

3 结束语

乙苯/苯乙烯分离塔的早期通常会采用筛板塔，后来都逐渐被高性能的填料所取代。改造前DA-401塔釜乙苯含量为10%～15%，DA-404塔改造后塔釜乙苯含量为0.2%，大大的减少了乙苯的损失，基本满足设计要求。事实证明，分离塔的节能效果显著提升。

参考文献：

[1]陈金斌.苯乙烯装置乙苯/苯乙烯分离塔技术改造[D].上海：华东理工大学，2017.