环己醇加氢催化剂再生工艺除油汽提塔技术改造

魏新军，李迎春，鲁 鹏，杨 帅

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司，河南 平顶山 467000 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司，河南 郑州 450052)

汽提是用来回收被吸收的溶质，使吸收剂与溶质分离获得再生的化工单元操作；同时，汽提还用于去除液体中的轻组分，如石化工业中常以蒸汽为汽提剂将液体中的轻组分脱除。汽提塔的形式可以为板式塔或填料塔。无论何种形式的塔，原料都从塔顶部入塔，从底部离塔；蒸汽从塔底部入塔，与液体在塔内形成逆流接触，并于塔顶和被提馏组分一起出塔。与吸收塔相反的是浓端在塔顶，稀端在塔底，在汽提塔内液相中溶质的平衡分压大于气相中溶质的分压；在汽提过程中，需要将溶质分子相变为气体，故为吸热过程，所以汽提剂温度一般等于或大于原料温度，否则将降低汽提效果。通常蒸汽汽提量不能过少(一般为产品量的2.6%～4%)，汽提塔的管道直径应足够大，在塔内构件选择上，多采用填料塔。平顶山市神马万里化工股份有限公司环己醇生产装置苯部分加氢工艺中，催化剂再生系统汽提工序采用的是“湿式”汽提，用催化剂浆液中含有的水作为解吸介质，通过闪蒸来分离出需要再生的催化剂料浆中的油相组分，然后将除去油相的催化剂送至再生工序进行再生，最后返回加氢反应系统继续使用。

1 汽提工作原理

在汽提塔里，冷凝水与蒸汽在塔板上接触冷凝水沿塔板水平流动，蒸汽通过塔板上的孔垂直向上流动，在离开塔板的蒸汽中，易挥发化合物的浓度较高，离开塔板的冷凝水中易挥发的组分浓度比进入塔板时的低。汽提装置包括一个汽提塔、进料预热器、塔顶冷凝器和平衡冷凝器。汽提装置的工作原理图，见图1。

图1 汽提装置工作原理图

汽提塔的形式可以为板式塔或填料塔。无论何种形式的塔，原料都从塔顶部入塔、底部离塔；解吸剂从塔底部入塔，与液体原料在塔内逆流接触，并于塔顶和被汽提馏组分一起出塔，在汽提塔内液相中溶质的平衡分压大于气相中溶质的分压，汽提过程中，需将溶质分子相变为气体，故为吸热过程，所以汽提剂温度要大于原料温度，否则汽提效率降低。

2 存在问题

苯部分加氢催化剂再生工艺过程中的第一个工序是将加氢催化剂浆液夹带的再生油经汽提塔进行汽提除油，加氢反应系统压力为4.0～5.0 MPa，温度135～145 ℃，油汽提塔为常压，加氢催化剂浆液从加氢反应系统依靠压差输送至油汽提塔进行除油操作。原设备采用催化剂浆液进口与汽提塔中心线一致的设计，将加氢催化剂进入油汽提塔的管道拐弯处设置为直角，由于该过程为高压系统向常压系统的输送，加氢催化剂是微颗粒黏稠流体，冲击力很大，拐弯处为直角使输送阻力加大，造成输送管道磨蚀减薄直至管道破裂，破裂处释放的催化剂继续击穿油汽提塔侧壁，不但形成重大的安全隐患，还造成加氢催化剂的泄漏损失，使得加氢催化剂再生系统降低负荷或停车；同时，微颗粒黏稠状加氢催化剂是间歇式进入再生油汽提塔，水平设置的再生管线会造成浆液中的微颗粒沉积，使管线堵塞，必须停车疏通管线后才能继续运转，如图1所示。改造前每三个月就要检修一次，更换破损的哈氏合金管道，补焊被击穿塔壁，输送易燃、易爆、剧毒物料的管道设备有破损风险成为影响正常生产的重大隐患。

3 技术方案

反应体系中排出的部分需要再生的加氢催化剂是高压、高温、微颗粒黏稠流体，有腐蚀性和磨蚀性，且由于剧烈闪蒸流体的冲击力很大，直角拐弯处输送阻力较大，易造成塔内管道爆裂，并击穿油汽提塔壁；还会使水平设置的再生管线因催化剂微颗粒沉积，导致管路堵塞；为了保证催化剂汽提除油效果的同时减小液体催化剂的冲击力，考虑利用预留口将催化剂进料位置由侧向进料改为顶部进料，并将进入塔体的催化剂输送管道，由直角型改为灯叉弯(也称蹬踏弯)型，下弯角度为135°，上下端直线管道长度分别为500 mm和400 mm，直线管道的轴线与塔体轴线的距离为塔体半径R的1/3～3/5，上端管线顶部用法兰连接，如此可大大减小微颗粒黏稠高压液体的流动阻力和冲击力，还可以避免管道堵塞。

4 技改措施

为了解决环己醇生产中催化剂再生过程汽提塔泄漏、堵塞的技术问题，设计了新型催化剂再生工序的油汽提塔，包括塔体、上封头和催化剂管线等，如图2所示。

1.再生汽提除油塔 2.塔体 3.上封头

由于塔顶部中间位置是汽提过程上升流的出口，如果产生位移会使上升气流产生涡流，从而影响整塔效率，所以将催化剂输送管道设置于旁边位置，并沿塔体向下贯穿上封头后伸入塔体内腔，连接灯叉弯段和直管，并将灯叉弯与塔体内壁的补强板焊接固定，灯叉弯的下弯角度为135°最佳。技术改造的关键是灯叉弯型管道应沿着汽提塔轴向位置伸入塔体内腔，使再生催化剂流体与从塔底进入的汽提介质蒸汽能够充分地接触，以提高汽提效率。由于再生催化剂是高压微颗粒黏稠流体，冲击力很大，所以灯叉弯段与塔体内补强板要牢固焊接，避免产生松动；在保证汽提介质蒸汽上升过程不受影响的前提下，增加催化剂输送管道的直径，利用流体的放大效应减缓需要再生的催化剂的冲击力。

5 技改效果

消除了安全隐患。技改实施后克服了原设计的缺陷，再生催化剂输送管道和除油汽提塔壁磨蚀冲刷情况大大降低，满足安全生产的要求。改造后，保证了装置长周期稳定运行。技改实施两年中未发现管道爆裂和汽提塔设备破损，节约设备维修和管道更换费用近百万元。同时，避免了催化剂损失。加氢催化剂价格昂贵，每次检修都有几十千克流失；再加上每次检修的降负荷或停车影响，造成生产装置的产能下降，每年的经济损失达几百万元。

本次技术改造实施后，有效降低了催化剂流体对输送管道的冲击力，避免了管线的堵塞现象，催化剂再生过程汽提塔从改造前每三个月检修一次减少至每两年检修一次，大幅提高了生产系统的长周期运行稳定性。