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摘 要： 目前甲醇制烯烃项目是国家优化能源结构、实现差异化发展的重要项目之一 [1]～[2]，而急冷水用户以及分离塔的堵塞情况[3]，成为影响甲醇制烯烃长周期稳定运行的瓶颈，所以提高急冷塔粉尘脱除率，解决急冷水用户和分离塔堵塞成为装置生产的重要内容，此次技改对装置稳定生产和提高经济效益取得了一定的效果，但仍未达到预期，但为我们提供了经验，为以后的改造提供了借鉴。
关键词： 急冷塔堵塞；急冷塔洗涤除尘效果；粉尘脱除率
1.急冷塔改造原因
本次改造涉及某甲醇制烯烴装置技改消缺项目急冷塔。该塔最初设计为人字挡板结构，开工后发现该塔洗涤效果不理想，催化剂粉尘不能脱除至设计指标；2014年对该塔进行改造，将原塔人字挡板更换为规整格栅（比表面积约10m2/m3），气相进料口增设双列叶片气体分布器[4]～[5]，液相进口更换新的液体分布管。改造后，该塔洗涤效果没有改善，反而比采用人字挡板结构的除尘效果更差，导致分离塔压差由开车时的24kPa涨至33kPa，致使分离塔经常出现液泛，而急冷水用户E-5002、E-5005堵塞的情况严重，清洗周期变短，E-5002运行10天清洗一次，E-5005运行12到15天清洗一次；目前，该塔已成为制约整套装置效益的瓶颈，此次利用装置停车检修时间，对急冷塔进行了第二次技术改造，希望通过更换高效洗涤格栅及设置其他内件等手段进行改造，提高该塔的洗涤脱尘效果。
2.急冷塔改造方案
原塔结构简述：原塔共设置一段规整格栅填料，填料段高度2400mm；填料段上方设置水浆循环上返塔分布管，填料段下方设置双列叶片气体分布器[4]；塔釜设置水浆循环下返塔分布管及搅拌蒸汽分布管。
本次改造内容（从塔釜往塔顶）：
（1）塔釜含尘量最大，采用人字挡板可充分保证气相与挡板间的有效碰撞，从而有利于气相中夹带的颗粒物聚集沉降，所以在气体分布器（塔釜双列叶片不变）上方增设6层人字挡板从上至下依次编号为1#-6#，板间距为600mm，采用分块布置，每块塔盘采用自身梁结构保证其强度，塔盘特定区域上开有舌孔，可以同时起到加强洗涤效果和减少气相冲击的作用。
（2）考虑到颗粒物的浓度分布，在人字挡板上方设置1.8m高的TUG1.0垂直格栅填料，在该段格栅填料上气液进行进一步逆流接触，相比较于原塔内的洗涤格栅，比表面积增加，一方面保证洗尘的效果，另一方面该垂直格栅通量足够大，抗堵性能优良。
（3）格栅填料上方设置2m高TUPAC1.0规整填料，主要目的是进一步除去粒径更小的催化剂颗粒。经过人字挡板和垂直格栅对气相的洗尘后，气相中夹带的催化剂颗粒粒径逐渐变小，除尘也变得越来越困难，此处需要效率更高的填料，才能保证气液高效的逆流接触从而达到除尘的目的。综合考虑抗堵性能、填料除尘效率、填料的通量几个影响因素，设置TUPAC1.0规整填料较为合适。
（4）TUPAC1.0规整填料上方设置旋流板除沫器[6]，其除沫效率高。夹带雾沫的气体穿过旋流板除沫器叶片时产生旋转运动，在离心力的作用下将液滴甩至塔壁（由于壁效应和重力作用）而分离，如雾沫中夹带着催化剂颗粒，可以通过旋流板除沫器将雾沫有效甩至塔壁，保证了颗粒物和气相的有效分离。
（5）综上所述，一方面塔体需要加高，急冷塔的切线高度比之前增高5m；
（6）塔顶水浆循环上返塔口N2管口分布孔密度为49.6个/m2，偏低，因此对该分布管进行改造，改造后的型式为分布管搭配抗堵塞型液体分布器结构，保证抗堵的同时，增加液体分布点密度，从而保证洗尘的效果。
（7）1#人字挡板上方新增加下段进料分布管N6，以保证对液相的初始均匀分布。
3.急冷塔改造目标
（1）保证急冷塔的洗涤效果，即粉尘脱除率≮93%
（2）E-5002的清洗周期在30天左右；E-5005的清洗周期在45天至60天之间。
4.急冷塔改造后的实际效果及分析
急冷塔的粉尘脱除率是急冷塔改造后洗涤除尘效果的最直接表現，而E-5002与E-5005的清洗周期与急冷塔的洗涤除尘效果有很大关系，E-5002与E-5005的清洗周期也是表征急冷塔改造后的洗涤除尘效果一个重要方面；但由于此次检修期间，E-5002管束全部更换，对清洗周期影响较大，所以没有用E-5002的清洗周期来表征急冷塔改造后的洗涤除尘效果；因此此次采用了急冷塔粉尘脱除率和E-5005的清洗周期来表征此次急冷塔技改的洗涤除尘效果。
注：急冷塔洗下来的催化剂（kg）=急冷塔外排水×24（h）×水浆固（mg/l）/1000
粉尘脱除率 = 急冷塔洗下来的催化剂（kg）/反应器日跑损催化剂（kg）×100%
日跑损催化剂（通过催化剂罐检尺来计算）是反应器和再生器日跑损催化剂之和，反应器和再生器催化剂跑损量的比值约为3.8：1。
表4.2 急冷塔技改前后E-5005清洗周期的对比
对从上述的数据分析得出：
①通过几个月的对比发现急冷塔的粉尘脱除率由检修前的43%提升至约70%以上，最高时能达到90%，虽然比检修的有显著提高，但还远未达到目标值≥93%。
②E-5005从2015年11月至2016年1月份的运行数据来看，其清洗周期与检修前相比变化不明显；但在2016年2月至4月通过对E-5005的流通介质进行扰动后，大幅提高了E-5005的清洗周期；而检修前对E-5005的流通介质进行扰动，对延长E-5005清洗周期影响不明显，但检修后效果明显。
5.总结
此次急冷塔技改后，粉尘脱除率比技改前有了显著提高；E-5005通过对流通介质进行扰动后清洗周期也有了较大延长；分离塔截止到目前压差稳定，生产稳定，根据负荷不同在8kpa到12kpa之间波动，没有出现液泛现象；综上所述，此次技改虽没有达到预想的效果，但还是对装置稳定生产、提高经济效益起到了一定的效果。■
参考文献
[1]王茜；李增喜；王蕾；甲醇制低碳烯烃技术研究进展[J]；工程研究-跨学科视野中的工程；2010年03期.
[2]高美莹；甲醇制烯烃的MTO工艺与市场前景 [J]；广东化工；2009年08期.
[3]刑爱华；实验室规模装置上甲醇制烯烃反应水相中烃池物种的发现及甲醇的定量[A]；能源化工及催化；2015年3月，第23卷，第3期.
[4]赵汝文；填料塔气液分布器优化设计规律[J]；化学工程；2006年07期.
[5]李旭光；双列叶片式气体分布器的性能研究[D]；天津大学；2007年.
[6]郭水来；旋流板除沫器的应用及制作 [J]；中氮肥；1988年06期.
关键词： 急冷塔堵塞；急冷塔洗涤除尘效果；粉尘脱除率
1.急冷塔改造原因
本次改造涉及某甲醇制烯烴装置技改消缺项目急冷塔。该塔最初设计为人字挡板结构，开工后发现该塔洗涤效果不理想，催化剂粉尘不能脱除至设计指标；2014年对该塔进行改造，将原塔人字挡板更换为规整格栅（比表面积约10m2/m3），气相进料口增设双列叶片气体分布器[4]～[5]，液相进口更换新的液体分布管。改造后，该塔洗涤效果没有改善，反而比采用人字挡板结构的除尘效果更差，导致分离塔压差由开车时的24kPa涨至33kPa，致使分离塔经常出现液泛，而急冷水用户E-5002、E-5005堵塞的情况严重，清洗周期变短，E-5002运行10天清洗一次，E-5005运行12到15天清洗一次；目前，该塔已成为制约整套装置效益的瓶颈，此次利用装置停车检修时间，对急冷塔进行了第二次技术改造，希望通过更换高效洗涤格栅及设置其他内件等手段进行改造，提高该塔的洗涤脱尘效果。
2.急冷塔改造方案
原塔结构简述：原塔共设置一段规整格栅填料，填料段高度2400mm；填料段上方设置水浆循环上返塔分布管，填料段下方设置双列叶片气体分布器[4]；塔釜设置水浆循环下返塔分布管及搅拌蒸汽分布管。
本次改造内容（从塔釜往塔顶）：
（1）塔釜含尘量最大，采用人字挡板可充分保证气相与挡板间的有效碰撞，从而有利于气相中夹带的颗粒物聚集沉降，所以在气体分布器（塔釜双列叶片不变）上方增设6层人字挡板从上至下依次编号为1#-6#，板间距为600mm，采用分块布置，每块塔盘采用自身梁结构保证其强度，塔盘特定区域上开有舌孔，可以同时起到加强洗涤效果和减少气相冲击的作用。
（2）考虑到颗粒物的浓度分布，在人字挡板上方设置1.8m高的TUG1.0垂直格栅填料，在该段格栅填料上气液进行进一步逆流接触，相比较于原塔内的洗涤格栅，比表面积增加，一方面保证洗尘的效果，另一方面该垂直格栅通量足够大，抗堵性能优良。
（3）格栅填料上方设置2m高TUPAC1.0规整填料，主要目的是进一步除去粒径更小的催化剂颗粒。经过人字挡板和垂直格栅对气相的洗尘后，气相中夹带的催化剂颗粒粒径逐渐变小，除尘也变得越来越困难，此处需要效率更高的填料，才能保证气液高效的逆流接触从而达到除尘的目的。综合考虑抗堵性能、填料除尘效率、填料的通量几个影响因素，设置TUPAC1.0规整填料较为合适。
（4）TUPAC1.0规整填料上方设置旋流板除沫器[6]，其除沫效率高。夹带雾沫的气体穿过旋流板除沫器叶片时产生旋转运动，在离心力的作用下将液滴甩至塔壁（由于壁效应和重力作用）而分离，如雾沫中夹带着催化剂颗粒，可以通过旋流板除沫器将雾沫有效甩至塔壁，保证了颗粒物和气相的有效分离。
（5）综上所述，一方面塔体需要加高，急冷塔的切线高度比之前增高5m；
（6）塔顶水浆循环上返塔口N2管口分布孔密度为49.6个/m2，偏低，因此对该分布管进行改造，改造后的型式为分布管搭配抗堵塞型液体分布器结构，保证抗堵的同时，增加液体分布点密度，从而保证洗尘的效果。
（7）1#人字挡板上方新增加下段进料分布管N6，以保证对液相的初始均匀分布。
3.急冷塔改造目标
（1）保证急冷塔的洗涤效果，即粉尘脱除率≮93%
（2）E-5002的清洗周期在30天左右；E-5005的清洗周期在45天至60天之间。
4.急冷塔改造后的实际效果及分析
急冷塔的粉尘脱除率是急冷塔改造后洗涤除尘效果的最直接表現，而E-5002与E-5005的清洗周期与急冷塔的洗涤除尘效果有很大关系，E-5002与E-5005的清洗周期也是表征急冷塔改造后的洗涤除尘效果一个重要方面；但由于此次检修期间，E-5002管束全部更换，对清洗周期影响较大，所以没有用E-5002的清洗周期来表征急冷塔改造后的洗涤除尘效果；因此此次采用了急冷塔粉尘脱除率和E-5005的清洗周期来表征此次急冷塔技改的洗涤除尘效果。
注：急冷塔洗下来的催化剂（kg）=急冷塔外排水×24（h）×水浆固（mg/l）/1000
粉尘脱除率 = 急冷塔洗下来的催化剂（kg）/反应器日跑损催化剂（kg）×100%
日跑损催化剂（通过催化剂罐检尺来计算）是反应器和再生器日跑损催化剂之和，反应器和再生器催化剂跑损量的比值约为3.8：1。
表4.2 急冷塔技改前后E-5005清洗周期的对比
对从上述的数据分析得出：
①通过几个月的对比发现急冷塔的粉尘脱除率由检修前的43%提升至约70%以上，最高时能达到90%，虽然比检修的有显著提高，但还远未达到目标值≥93%。
②E-5005从2015年11月至2016年1月份的运行数据来看，其清洗周期与检修前相比变化不明显；但在2016年2月至4月通过对E-5005的流通介质进行扰动后，大幅提高了E-5005的清洗周期；而检修前对E-5005的流通介质进行扰动，对延长E-5005清洗周期影响不明显，但检修后效果明显。
5.总结
此次急冷塔技改后，粉尘脱除率比技改前有了显著提高；E-5005通过对流通介质进行扰动后清洗周期也有了较大延长；分离塔截止到目前压差稳定，生产稳定，根据负荷不同在8kpa到12kpa之间波动，没有出现液泛现象；综上所述，此次技改虽没有达到预想的效果，但还是对装置稳定生产、提高经济效益起到了一定的效果。■
参考文献
[1]王茜；李增喜；王蕾；甲醇制低碳烯烃技术研究进展[J]；工程研究-跨学科视野中的工程；2010年03期.
[2]高美莹；甲醇制烯烃的MTO工艺与市场前景 [J]；广东化工；2009年08期.
[3]刑爱华；实验室规模装置上甲醇制烯烃反应水相中烃池物种的发现及甲醇的定量[A]；能源化工及催化；2015年3月，第23卷，第3期.
[4]赵汝文；填料塔气液分布器优化设计规律[J]；化学工程；2006年07期.
[5]李旭光；双列叶片式气体分布器的性能研究[D]；天津大学；2007年.
[6]郭水来；旋流板除沫器的应用及制作 [J]；中氮肥；1988年06期.