張功尚

(中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司乙二醇車(chē)間，江蘇 南京 210048)

揚(yáng)子石化公司乙二醇裝置始建于1983年，于1987年建成并一次投產(chǎn)成功，年產(chǎn)纖維級(jí)乙二醇20萬(wàn)噸，環(huán)氧乙烷1.6萬(wàn)噸。隨后歷經(jīng)多次改造升級(jí)，至2013年裝置規(guī)模為乙二醇30萬(wàn)噸/年，精制環(huán)氧乙烷保持三塔并聯(lián)運(yùn)行，總產(chǎn)能達(dá)到18.6萬(wàn)噸/年。

2015年，環(huán)氧乙烷精制塔T-430因設(shè)備存在缺陷被停運(yùn)，乙二醇裝置環(huán)氧乙烷產(chǎn)能從原來(lái)的18.6萬(wàn)噸/年降為13.6萬(wàn)噸/年，導(dǎo)致氧化系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行，裝置不能在最佳工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，規(guī)模效應(yīng)受到限制。并且隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)乙二醇生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大，裝置面臨的市場(chǎng)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。而環(huán)氧乙烷由于其易燃易爆的化工危險(xiǎn)性，運(yùn)輸和產(chǎn)品銷(xiāo)售半徑有限，受?chē)?guó)內(nèi)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)影響較小，經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于乙二醇產(chǎn)品[1]。為了使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整更加靈活，增強(qiáng)裝置的盈利能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，有必要對(duì)環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

目前運(yùn)行的環(huán)氧乙烷精制塔T-420建成投產(chǎn)于1996年，按1996年的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，規(guī)模小，能耗相對(duì)較高。近年來(lái)環(huán)氧乙烷精制單元設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，特別是本質(zhì)安全和節(jié)能設(shè)計(jì)有所提升，為了恢復(fù)產(chǎn)能、提升本質(zhì)安全、優(yōu)化節(jié)能。本裝置在保持總生產(chǎn)能力不變的基礎(chǔ)上，采用中國(guó)寰球工程有限公司環(huán)氧乙烷精制專(zhuān)利技術(shù)，在原精制塔T-430的基礎(chǔ)上按最新標(biāo)準(zhǔn)改造建設(shè)一套8.6萬(wàn)噸/年環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)。T-430系統(tǒng)改造投產(chǎn)后，停運(yùn)T-420系統(tǒng)，由以前三塔并聯(lián)運(yùn)行改為最新設(shè)計(jì)的T-430塔和T-410塔并聯(lián)運(yùn)行，環(huán)氧乙烷產(chǎn)能恢復(fù)至18.6萬(wàn)噸/年。這樣既保持整個(gè)裝置環(huán)氧乙烷總產(chǎn)能不變，又使得環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、可靠、高效。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

自乙二醇反應(yīng)器進(jìn)料汽提塔塔釜引出濃度約為10%(wt)的環(huán)氧乙烷水溶液，經(jīng)過(guò)精制塔進(jìn)料/釜液換熱器(E-433)與精制塔釜液進(jìn)行熱交換，溫度升至90～97 ℃后進(jìn)入精制塔，在塔內(nèi)脫水、脫醛。塔頂設(shè)有脫甲醛的巴斯段，合格的環(huán)氧乙烷產(chǎn)品從巴斯段下作為側(cè)線(xiàn)抽出，經(jīng)環(huán)氧乙烷產(chǎn)品冷卻器(E-435)冷卻至-5 ℃后去環(huán)氧乙烷罐區(qū)。

精制塔塔頂氣相經(jīng)冷凝器(E-431)冷凝后流入回流罐(D-431)中作為塔頂?shù)幕亓鳎蛐〔糠纸?jīng)配水后送至乙二醇反應(yīng)器進(jìn)料汽提塔含醛側(cè)，以排除系統(tǒng)中的甲醛。冷凝器中部分未冷凝的含甲醛環(huán)氧乙烷氣體排放至酸洗塔中脫除甲醛?；亓鞴薜呐欧艢膺M(jìn)入放空洗滌塔洗滌，回收其中的環(huán)氧乙烷后放空。系統(tǒng)中的乙醛存在于精制塔中部乙醛濃縮段，經(jīng)側(cè)線(xiàn)抽出排出系統(tǒng)，該抽出物經(jīng)混合器配水后送至乙二醇反應(yīng)器進(jìn)料汽提塔塔釜含醛側(cè)回收。

精制塔釜液先經(jīng)過(guò)精制塔進(jìn)料/釜液換熱器(E-433)與進(jìn)料進(jìn)行換熱，再通過(guò)精制塔側(cè)線(xiàn)再沸器(E-432)回收熱量后返回再吸收塔，作為環(huán)氧乙烷氣體的吸收劑循環(huán)使用。工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

為確保系統(tǒng)安全，精制塔塔頂冷凝器的循環(huán)水供給系統(tǒng)設(shè)置了事故冷卻水，事故冷卻水由事故柴油機(jī)提供。同時(shí)精制塔回流泵為自啟動(dòng)泵，設(shè)置事故電源確保精制系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。

2 改造亮點(diǎn)設(shè)計(jì)

與原環(huán)氧乙烷精制塔相比，新建T-430精制塔采用塔盤(pán)及填料結(jié)合的形式：

①采用固閥塔盤(pán)設(shè)計(jì)#110-#100及#28-#25兩段塔盤(pán)；

②采用高性能規(guī)整填料取代#99-#29號(hào)塔盤(pán)，填料分為三層，每層8100 mm；

③采用單溢流浮閥塔盤(pán)設(shè)計(jì)#23-#01下部塔盤(pán)。

這樣可在維持原T-430精制塔塔徑不變、產(chǎn)能擴(kuò)大的前提下，將T-430、T-420兩套環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)合并為一套。不僅降低項(xiàng)目投資，運(yùn)行設(shè)備數(shù)量也減少一半，可大大減少設(shè)備的操作與維護(hù)費(fèi)用，而且由于塔盤(pán)及填料具有高效特性，使新的T-430系統(tǒng)具有更高的效率與操作彈性，在總產(chǎn)能一致的前提下能減少蒸汽與循環(huán)水的消耗，降低裝置能耗[2-3]。新建T-430精制系統(tǒng)年操作時(shí)間為8000 h，操作彈性為60%～110%。

3 改造效果

3.1 技術(shù)標(biāo)定

2019年9月9號(hào)，改造后的T-430精制塔投料開(kāi)車(chē)，于9月10號(hào)采出合格的環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。為了考查環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，驗(yàn)證該系統(tǒng)能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同年10月19日對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行96小時(shí)的技術(shù)標(biāo)定。即19日08:00至21日08:00為100%負(fù)荷標(biāo)定，21日08:00至23日08:00為110%負(fù)荷標(biāo)定。環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)標(biāo)定期間主要工藝參數(shù)如表1所示。

表1 標(biāo)定期間主要工藝參數(shù)

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量分析

標(biāo)定期間環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)各采樣點(diǎn)的分析數(shù)據(jù)如表2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，環(huán)氧乙烷產(chǎn)品質(zhì)量良好，各項(xiàng)分析數(shù)據(jù)均達(dá)到國(guó)家優(yōu)級(jí)品控制指標(biāo)。

環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)回流罐中醛含量對(duì)于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，回流罐中醛含量高不僅會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量，而且會(huì)造成相關(guān)管線(xiàn)多聚甲醛生成量大，導(dǎo)致管道堵塞，嚴(yán)重威脅裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行[4-5]。從表中可以看出，回流罐中的醛含量控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，有利于保持環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

表2 標(biāo)定期間精制塔樣品分析數(shù)據(jù)

3.3 產(chǎn)品能耗分析

標(biāo)定期間還對(duì)環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)的能源消耗情況進(jìn)行了考核，如表3所示。從表中可以看出，在100%、110%負(fù)荷下，環(huán)氧乙烷精制塔的能耗分別為168.48 kg標(biāo)油/tEOE和165.66 kg標(biāo)油/tEOE，均低于設(shè)計(jì)值170.2 kg標(biāo)油/tEOE。這不僅進(jìn)一步評(píng)估了精制塔的實(shí)際運(yùn)行效果，同時(shí)也為后續(xù)環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)的工藝優(yōu)化提供參考。

表3 標(biāo)定期間精制塔能源消耗數(shù)據(jù)

4 結(jié) 論

環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)在100%負(fù)荷、110%負(fù)荷標(biāo)定期間，系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定正常。表現(xiàn)如下：

(1)各動(dòng)靜設(shè)備、儀表運(yùn)轉(zhuǎn)正常；

(2)環(huán)氧乙烷產(chǎn)品質(zhì)量良好；

(3)各工藝參數(shù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，且未對(duì)乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不可接受的影響；

(4)在規(guī)定的操作條件下能保證良好的水力學(xué)操作范圍，滿(mǎn)足60%～110%的操作彈性；

(5)塔內(nèi)件機(jī)械性能正常，但運(yùn)行周期較短，塔內(nèi)件機(jī)械性能還需繼續(xù)考核。

這標(biāo)志著本次環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)優(yōu)化改造項(xiàng)目實(shí)施成功。通過(guò)采用新型塔內(nèi)件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧乙烷產(chǎn)品恢復(fù)產(chǎn)能的目標(biāo)，裝置環(huán)氧乙烷生產(chǎn)規(guī)模達(dá)18.6萬(wàn)噸/年。今后裝置可根據(jù)國(guó)內(nèi)乙二醇、環(huán)氧乙烷的市場(chǎng)行情及時(shí)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)效益最佳化。同時(shí)也可為同類(lèi)裝置的擴(kuò)能改造提供參考。