環(huán)己醇加氫催化劑再生工藝除油汽提塔技術(shù)改造

魏新軍，李迎春，魯 鵬，楊 帥

(1.平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司，河南 平頂山 467000 ； 2.河南省化工研究所有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450052)

汽提是用來(lái)回收被吸收的溶質(zhì)，使吸收劑與溶質(zhì)分離獲得再生的化工單元操作；同時(shí)，汽提還用于去除液體中的輕組分，如石化工業(yè)中常以蒸汽為汽提劑將液體中的輕組分脫除。汽提塔的形式可以為板式塔或填料塔。無(wú)論何種形式的塔，原料都從塔頂部入塔，從底部離塔；蒸汽從塔底部入塔，與液體在塔內(nèi)形成逆流接觸，并于塔頂和被提餾組分一起出塔。與吸收塔相反的是濃端在塔頂，稀端在塔底，在汽提塔內(nèi)液相中溶質(zhì)的平衡分壓大于氣相中溶質(zhì)的分壓；在汽提過(guò)程中，需要將溶質(zhì)分子相變?yōu)闅怏w，故為吸熱過(guò)程，所以汽提劑溫度一般等于或大于原料溫度，否則將降低汽提效果。通常蒸汽汽提量不能過(guò)少(一般為產(chǎn)品量的2.6%～4%)，汽提塔的管道直徑應(yīng)足夠大，在塔內(nèi)構(gòu)件選擇上，多采用填料塔。平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司環(huán)己醇生產(chǎn)裝置苯部分加氫工藝中，催化劑再生系統(tǒng)汽提工序采用的是“濕式”汽提，用催化劑漿液中含有的水作為解吸介質(zhì)，通過(guò)閃蒸來(lái)分離出需要再生的催化劑料漿中的油相組分，然后將除去油相的催化劑送至再生工序進(jìn)行再生，最后返回加氫反應(yīng)系統(tǒng)繼續(xù)使用。

1 汽提工作原理

在汽提塔里，冷凝水與蒸汽在塔板上接觸冷凝水沿塔板水平流動(dòng)，蒸汽通過(guò)塔板上的孔垂直向上流動(dòng)，在離開塔板的蒸汽中，易揮發(fā)化合物的濃度較高，離開塔板的冷凝水中易揮發(fā)的組分濃度比進(jìn)入塔板時(shí)的低。汽提裝置包括一個(gè)汽提塔、進(jìn)料預(yù)熱器、塔頂冷凝器和平衡冷凝器。汽提裝置的工作原理圖，見圖1。

圖1 汽提裝置工作原理圖

汽提塔的形式可以為板式塔或填料塔。無(wú)論何種形式的塔，原料都從塔頂部入塔、底部離塔；解吸劑從塔底部入塔，與液體原料在塔內(nèi)逆流接觸，并于塔頂和被汽提餾組分一起出塔，在汽提塔內(nèi)液相中溶質(zhì)的平衡分壓大于氣相中溶質(zhì)的分壓，汽提過(guò)程中，需將溶質(zhì)分子相變?yōu)闅怏w，故為吸熱過(guò)程，所以汽提劑溫度要大于原料溫度，否則汽提效率降低。

2 存在問(wèn)題

苯部分加氫催化劑再生工藝過(guò)程中的第一個(gè)工序是將加氫催化劑漿液夾帶的再生油經(jīng)汽提塔進(jìn)行汽提除油，加氫反應(yīng)系統(tǒng)壓力為4.0～5.0 MPa，溫度135～145 ℃，油汽提塔為常壓，加氫催化劑漿液從加氫反應(yīng)系統(tǒng)依靠壓差輸送至油汽提塔進(jìn)行除油操作。原設(shè)備采用催化劑漿液進(jìn)口與汽提塔中心線一致的設(shè)計(jì)，將加氫催化劑進(jìn)入油汽提塔的管道拐彎處設(shè)置為直角，由于該過(guò)程為高壓系統(tǒng)向常壓系統(tǒng)的輸送，加氫催化劑是微顆粒黏稠流體，沖擊力很大，拐彎處為直角使輸送阻力加大，造成輸送管道磨蝕減薄直至管道破裂，破裂處釋放的催化劑繼續(xù)擊穿油汽提塔側(cè)壁，不但形成重大的安全隱患，還造成加氫催化劑的泄漏損失，使得加氫催化劑再生系統(tǒng)降低負(fù)荷或停車；同時(shí)，微顆粒黏稠狀加氫催化劑是間歇式進(jìn)入再生油汽提塔，水平設(shè)置的再生管線會(huì)造成漿液中的微顆粒沉積，使管線堵塞，必須停車疏通管線后才能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖1所示。改造前每三個(gè)月就要檢修一次，更換破損的哈氏合金管道，補(bǔ)焊被擊穿塔壁，輸送易燃、易爆、劇毒物料的管道設(shè)備有破損風(fēng)險(xiǎn)成為影響正常生產(chǎn)的重大隱患。

3 技術(shù)方案

反應(yīng)體系中排出的部分需要再生的加氫催化劑是高壓、高溫、微顆粒黏稠流體，有腐蝕性和磨蝕性，且由于劇烈閃蒸流體的沖擊力很大，直角拐彎處輸送阻力較大，易造成塔內(nèi)管道爆裂，并擊穿油汽提塔壁；還會(huì)使水平設(shè)置的再生管線因催化劑微顆粒沉積，導(dǎo)致管路堵塞；為了保證催化劑汽提除油效果的同時(shí)減小液體催化劑的沖擊力，考慮利用預(yù)留口將催化劑進(jìn)料位置由側(cè)向進(jìn)料改為頂部進(jìn)料，并將進(jìn)入塔體的催化劑輸送管道，由直角型改為燈叉彎(也稱蹬踏彎)型，下彎角度為135°，上下端直線管道長(zhǎng)度分別為500 mm和400 mm，直線管道的軸線與塔體軸線的距離為塔體半徑R的1/3～3/5，上端管線頂部用法蘭連接，如此可大大減小微顆粒黏稠高壓液體的流動(dòng)阻力和沖擊力，還可以避免管道堵塞。

4 技改措施

為了解決環(huán)己醇生產(chǎn)中催化劑再生過(guò)程汽提塔泄漏、堵塞的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了新型催化劑再生工序的油汽提塔，包括塔體、上封頭和催化劑管線等，如圖2所示。

1.再生汽提除油塔 2.塔體 3.上封頭

由于塔頂部中間位置是汽提過(guò)程上升流的出口，如果產(chǎn)生位移會(huì)使上升氣流產(chǎn)生渦流，從而影響整塔效率，所以將催化劑輸送管道設(shè)置于旁邊位置，并沿塔體向下貫穿上封頭后伸入塔體內(nèi)腔，連接燈叉彎段和直管，并將燈叉彎與塔體內(nèi)壁的補(bǔ)強(qiáng)板焊接固定，燈叉彎的下彎角度為135°最佳。技術(shù)改造的關(guān)鍵是燈叉彎型管道應(yīng)沿著汽提塔軸向位置伸入塔體內(nèi)腔，使再生催化劑流體與從塔底進(jìn)入的汽提介質(zhì)蒸汽能夠充分地接觸，以提高汽提效率。由于再生催化劑是高壓微顆粒黏稠流體，沖擊力很大，所以燈叉彎段與塔體內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)板要牢固焊接，避免產(chǎn)生松動(dòng)；在保證汽提介質(zhì)蒸汽上升過(guò)程不受影響的前提下，增加催化劑輸送管道的直徑，利用流體的放大效應(yīng)減緩需要再生的催化劑的沖擊力。

5 技改效果

消除了安全隱患。技改實(shí)施后克服了原設(shè)計(jì)的缺陷，再生催化劑輸送管道和除油汽提塔壁磨蝕沖刷情況大大降低，滿足安全生產(chǎn)的要求。改造后，保證了裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。技改實(shí)施兩年中未發(fā)現(xiàn)管道爆裂和汽提塔設(shè)備破損，節(jié)約設(shè)備維修和管道更換費(fèi)用近百萬(wàn)元。同時(shí)，避免了催化劑損失。加氫催化劑價(jià)格昂貴，每次檢修都有幾十千克流失；再加上每次檢修的降負(fù)荷或停車影響，造成生產(chǎn)裝置的產(chǎn)能下降，每年的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾百萬(wàn)元。

本次技術(shù)改造實(shí)施后，有效降低了催化劑流體對(duì)輸送管道的沖擊力，避免了管線的堵塞現(xiàn)象，催化劑再生過(guò)程汽提塔從改造前每三個(gè)月檢修一次減少至每?jī)赡隀z修一次，大幅提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定性。