论文部分内容阅读
摘 要：新醇酮装置自投产以来，催化剂制备塔运行一直不好，主要体现在塔底再沸器排水次数多，致使塔的参数波动较大。通过对新醇酮装置催化剂塔实施技术改造以及优化塔压、塔温等参数，提高塔底再沸器换热效果，可实现催化剂塔连续稳定运行，对于提高新醇酮装置脱过氧化反应转化率、降低化工料消耗起到重要作用。
一、装置简介
新醇酮装置（U283）是2003年尼龙厂14万吨精己二酸技改工程的主体生产装置，是在老醇酮装置工艺的基础上，结合多年来生产实践，并加以改进，采用自己独立的工艺包，由天辰设计院进行工程设计，设计年产量为52500吨。环己烷用贫氧空气氧化得到环己基过氧化氢，环己基过氧化氢在铬酸叔丁酯催化剂的存在下，分解成环己醇和环己酮，然后经精馏除去轻、重组分而最终得到醇酮产品。
新醇酮装置脱过氧化反应用的催化剂为铬酸叔丁酯，该催化剂制备塔设计为真空反应塔，共12层塔盘，操作条件为14～17kPa（绝压），25～30℃。叔丁醇、磷酸辛酯、环己烷（简称三组分）与铬酸在塔盘上进行传质传热。在操作条件下叔丁醇与铬酸发生酯化反应，生成铬酸叔丁酯，反应生成的水和铬酸带入的水与环己烷共沸，从塔顶蒸出。磷酸辛酯在塔内起到阻沉的作用，即防止铬酸在塔盘沉淀。
二、催化剂塔运行存在的问题
新醇酮装置自投产以来，催化剂制备塔运行一直不好。通过阶段性观察总结，主要体现在再沸器排水次数多，而使塔的参数波动较大。当催化剂塔参数变化时，中部温度TR2253在正常26～27℃开始下降到22～23℃，塔底换热器E2212加热循环水温度TR2256由42～44℃开始上升到48～49℃，由于塔底蒸发量较小，塔顶回流量也逐渐降低，最后不得不进行排水操作。排水后，塔的蒸发效果特别好，加热循环水温度TR2256开始较快速度下降，可以降到40～43℃，塔中部温度TR2253开始上升，最高达到28～30℃，塔顶回流量也从20L/h迅速上升到100L/h，然后逐渐恢复到正常的50 L/h。但是这样的状况只能维持4～6小时，即每24小时就需排水4～6次。
催化剂塔的运行参数波动大，导致催化剂质量不好，浪费催化剂，增加化工料消耗。
三、摸索实际运行规律，得出初步分析结果
通过不断摸索实际运行规律，得出初步分析：
1.塔内件存在问题
塔盘与塔壁存在间隙，使部分铬酸在缝隙下料，直接到塔底，没有经过塔盘进行传质传热，导致铬酸中的水积存在塔底，逐渐增多，影响塔底物料蒸发，塔的效率就会下降；塔盘卸料孔径为Ф6mm，比照原醇酮装置Ф3mm较大，也会有一部分液相物料在此泄漏，不能保证塔盘上的传质传热，也是导致塔底积水的原因；塔盘开孔率较大，孔径为Ф6mm，比照原醇酮装置Ф3mm较大，容易形成漏液，影响塔盘的传质传热；第一层塔板降液管无受液槽（原法方设计有受液槽），导致塔底气相全部从此降液管经过，而没有经过阻力更大的塔盘，那么该塔盘效率几乎没有，也会导致塔底水积存。
2.塔底再沸器换热效率低
原因之一是物料流动性差，积存在再沸器下封头，降低换热效率，使塔内气相量减少，影响塔盘传质传热，降低塔盘效率，进而使塔内水分无法共沸蒸出，导致循环加热水温升高，最后被迫连续排液。曾发生塔底再沸器堵塞情况，即塔底再沸器换热效率差，循环加热水温升高较快，使积存在换热器内的物料高温分解聚合。
四、采取对应措施，实现平稳运行，降低化工料消耗
按照初步分析结论，采取措施如下：
1.塔内件改造
经现场核对以及对照原法方设计资料，对塔内件进行了改造，包括塔盘调向、封闭塔盘导向孔、最后一个降液管增加受液槽、卸料孔孔徑缩小。实现塔盘最小程度漏料，最大程度防止气相物料串气，塔盘气液相传质反应完全。
2.塔顶烷水分离罐底排水线增设旁路针型阀
对该排水线增设了旁路针型阀，采取人为小流量控制，并且每小时检查一次，确保烷水分离罐液位可控。
3.塔底排水线改造
在排水线以及再沸器下封头分别增设限流孔板（四氟垫片制作），并按照实际运行情况，分别以孔径Φ2、Φ2.5、Φ3和Φ3.5进行调试，最终确定了Φ2.5和Φ3.5两种高低负荷下的孔板孔径，投用后实现了再沸器下封头聚集的物料和水连续排出，提高了换热效果。同时将塔底排水线连接到下料线，下料口比正常下料低大约500mm，使塔底物料连续排出，增加流动性，减少了塔底再沸器物料积存，提高了塔底再沸器换热效果。
4.优化工艺参数，提高催化剂塔运行质量
在原设计基础上，逐渐降低塔顶压力，提高塔的真空度，可以提高塔顶回流量，最大限度的将塔盘的水分蒸发掉，另外在保证塔产品铬含量合格的情况下，平稳控制三组分和铬酸的进料量，这样既保证了催化剂塔的平稳运行，又提高了催化剂质量。
五、结论
影响新醇酮装置催化剂塔连续平稳的主要原因是塔底再沸器换热能力低以及塔内件存在缺陷。经过实施以上措施，塔的运行参数非常平稳，排水操作次数明显减少，实现了催化剂塔连续稳定运行，化工料叔丁醇、磷酸辛酯实现了降低10%的目标，折合经济效益约40万元，并获辽阳石化公司优秀科技攻关三等奖。
作者简介：李志刚，男，2001年7月毕业于抚顺石油学院化工系化学工程专业，本科学历。现任辽阳石化公司尼龙厂醇酮二车间生产副主任。曾参加过辽阳石化公司尼龙厂精己二酸技改工程项目、辽阳石化公司尼龙厂E2118节约新鲜水改造项目、辽阳石化公司尼龙厂降低醇酮二车间环己烷单耗科技攻关、辽阳石化公司尼龙厂延长醇酮二车间碱洗周期科技攻关、辽阳石化公司尼龙厂双效蒸馏塔节能研究科研项目等节能改造和技术创新项目。2007年精己二酸技改工程被中油股份公司评为技术创新一等奖，2008年《优化双效蒸馏塔工艺参数，切实延长装置碱洗周期》获得辽阳市科协一等奖。
一、装置简介
新醇酮装置（U283）是2003年尼龙厂14万吨精己二酸技改工程的主体生产装置，是在老醇酮装置工艺的基础上，结合多年来生产实践，并加以改进，采用自己独立的工艺包，由天辰设计院进行工程设计，设计年产量为52500吨。环己烷用贫氧空气氧化得到环己基过氧化氢，环己基过氧化氢在铬酸叔丁酯催化剂的存在下，分解成环己醇和环己酮，然后经精馏除去轻、重组分而最终得到醇酮产品。
新醇酮装置脱过氧化反应用的催化剂为铬酸叔丁酯，该催化剂制备塔设计为真空反应塔，共12层塔盘，操作条件为14～17kPa（绝压），25～30℃。叔丁醇、磷酸辛酯、环己烷（简称三组分）与铬酸在塔盘上进行传质传热。在操作条件下叔丁醇与铬酸发生酯化反应，生成铬酸叔丁酯，反应生成的水和铬酸带入的水与环己烷共沸，从塔顶蒸出。磷酸辛酯在塔内起到阻沉的作用，即防止铬酸在塔盘沉淀。
二、催化剂塔运行存在的问题
新醇酮装置自投产以来，催化剂制备塔运行一直不好。通过阶段性观察总结，主要体现在再沸器排水次数多，而使塔的参数波动较大。当催化剂塔参数变化时，中部温度TR2253在正常26～27℃开始下降到22～23℃，塔底换热器E2212加热循环水温度TR2256由42～44℃开始上升到48～49℃，由于塔底蒸发量较小，塔顶回流量也逐渐降低，最后不得不进行排水操作。排水后，塔的蒸发效果特别好，加热循环水温度TR2256开始较快速度下降，可以降到40～43℃，塔中部温度TR2253开始上升，最高达到28～30℃，塔顶回流量也从20L/h迅速上升到100L/h，然后逐渐恢复到正常的50 L/h。但是这样的状况只能维持4～6小时，即每24小时就需排水4～6次。
催化剂塔的运行参数波动大，导致催化剂质量不好，浪费催化剂，增加化工料消耗。
三、摸索实际运行规律，得出初步分析结果
通过不断摸索实际运行规律，得出初步分析：
1.塔内件存在问题
塔盘与塔壁存在间隙，使部分铬酸在缝隙下料，直接到塔底，没有经过塔盘进行传质传热，导致铬酸中的水积存在塔底，逐渐增多，影响塔底物料蒸发，塔的效率就会下降；塔盘卸料孔径为Ф6mm，比照原醇酮装置Ф3mm较大，也会有一部分液相物料在此泄漏，不能保证塔盘上的传质传热，也是导致塔底积水的原因；塔盘开孔率较大，孔径为Ф6mm，比照原醇酮装置Ф3mm较大，容易形成漏液，影响塔盘的传质传热；第一层塔板降液管无受液槽（原法方设计有受液槽），导致塔底气相全部从此降液管经过，而没有经过阻力更大的塔盘，那么该塔盘效率几乎没有，也会导致塔底水积存。
2.塔底再沸器换热效率低
原因之一是物料流动性差，积存在再沸器下封头，降低换热效率，使塔内气相量减少，影响塔盘传质传热，降低塔盘效率，进而使塔内水分无法共沸蒸出，导致循环加热水温升高，最后被迫连续排液。曾发生塔底再沸器堵塞情况，即塔底再沸器换热效率差，循环加热水温升高较快，使积存在换热器内的物料高温分解聚合。
四、采取对应措施，实现平稳运行，降低化工料消耗
按照初步分析结论，采取措施如下：
1.塔内件改造
经现场核对以及对照原法方设计资料，对塔内件进行了改造，包括塔盘调向、封闭塔盘导向孔、最后一个降液管增加受液槽、卸料孔孔徑缩小。实现塔盘最小程度漏料，最大程度防止气相物料串气，塔盘气液相传质反应完全。
2.塔顶烷水分离罐底排水线增设旁路针型阀
对该排水线增设了旁路针型阀，采取人为小流量控制，并且每小时检查一次，确保烷水分离罐液位可控。
3.塔底排水线改造
在排水线以及再沸器下封头分别增设限流孔板（四氟垫片制作），并按照实际运行情况，分别以孔径Φ2、Φ2.5、Φ3和Φ3.5进行调试，最终确定了Φ2.5和Φ3.5两种高低负荷下的孔板孔径，投用后实现了再沸器下封头聚集的物料和水连续排出，提高了换热效果。同时将塔底排水线连接到下料线，下料口比正常下料低大约500mm，使塔底物料连续排出，增加流动性，减少了塔底再沸器物料积存，提高了塔底再沸器换热效果。
4.优化工艺参数，提高催化剂塔运行质量
在原设计基础上，逐渐降低塔顶压力，提高塔的真空度，可以提高塔顶回流量，最大限度的将塔盘的水分蒸发掉，另外在保证塔产品铬含量合格的情况下，平稳控制三组分和铬酸的进料量，这样既保证了催化剂塔的平稳运行，又提高了催化剂质量。
五、结论
影响新醇酮装置催化剂塔连续平稳的主要原因是塔底再沸器换热能力低以及塔内件存在缺陷。经过实施以上措施，塔的运行参数非常平稳，排水操作次数明显减少，实现了催化剂塔连续稳定运行，化工料叔丁醇、磷酸辛酯实现了降低10%的目标，折合经济效益约40万元，并获辽阳石化公司优秀科技攻关三等奖。
作者简介：李志刚，男，2001年7月毕业于抚顺石油学院化工系化学工程专业，本科学历。现任辽阳石化公司尼龙厂醇酮二车间生产副主任。曾参加过辽阳石化公司尼龙厂精己二酸技改工程项目、辽阳石化公司尼龙厂E2118节约新鲜水改造项目、辽阳石化公司尼龙厂降低醇酮二车间环己烷单耗科技攻关、辽阳石化公司尼龙厂延长醇酮二车间碱洗周期科技攻关、辽阳石化公司尼龙厂双效蒸馏塔节能研究科研项目等节能改造和技术创新项目。2007年精己二酸技改工程被中油股份公司评为技术创新一等奖，2008年《优化双效蒸馏塔工艺参数，切实延长装置碱洗周期》获得辽阳市科协一等奖。