李圣君

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

醋酸洗滌塔塔盤脫落原因分析及應(yīng)對措施

李圣君

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

結(jié)合醋酸洗滌塔內(nèi)部檢查情況及出現(xiàn)塔盤脫落的問題，分析了可能引起塔盤脫落的幾種原因，并提出了應(yīng)對措施，對比了整改措施實(shí)施前后的運(yùn)行效果。實(shí)踐證明：整改措施實(shí)施后，醋酸洗滌塔運(yùn)行穩(wěn)定，出塔物料結(jié)構(gòu)與設(shè)計相符，裝置得以長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行。

醋酸洗滌塔；塔盤脫落；應(yīng)對措施

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.014

河南龍宇煤化工有限公司醋酸裝置采用國內(nèi)低壓羰基合成技術(shù)，設(shè)計產(chǎn)能40萬t/a，主要包括反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)液冷卻及冷凝液回收系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、尾氣吸收系統(tǒng)、催化劑制備系統(tǒng)、產(chǎn)品輸送裝運(yùn)系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)等。該套裝置于2016年8～9月完成投料試車并通過性能考核，產(chǎn)量、消耗、質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計值。試車結(jié)束后，在對裝置進(jìn)行常規(guī)檢查以及暴露問題處理時，發(fā)現(xiàn)醋酸洗滌塔出現(xiàn)塔盤脫落(見圖1)。本文主要針對該問題進(jìn)行原因分析并提出應(yīng)對措施。

圖1 洗滌塔脫落的塔盤

1 醋酸洗滌塔基本情況

醋酸洗滌塔采用鋯材制造，塔內(nèi)件共有3層塔盤，直徑3m，型式為浮閥塔，每層塔盤均布約950個浮閥，其中第1、2層塔盤下方安裝鋯材絲網(wǎng)除沫器，除沫器高度0.2m，使用多層ZR705絲網(wǎng)堆疊成型。3層塔盤均為單溢流，通過拼裝后使用M10×30的ZR705螺栓固定在塔內(nèi)支撐圈上，而絲網(wǎng)通過其底部的橫梁進(jìn)行支撐。

該塔主要是對來自閃蒸分離器的氣相進(jìn)行洗滌，回收氣相中夾帶的銠催化劑、甲基碘催化劑等。氣相進(jìn)口管直徑DN800，設(shè)計流量42 785Nm3/h。洗滌液來自精餾塔塔釜，流量5t/h，洗滌后的氣相進(jìn)入精餾塔，液相返回閃蒸分離器底部。洗滌塔塔釜使用再沸器加熱，產(chǎn)生蒸汽促進(jìn)兩相傳質(zhì)并濃縮洗滌后的液相。2015年5月10日至5月27日，2016年5月3日至19日醋酸裝置進(jìn)行了2次酸聯(lián)運(yùn)試車，試車負(fù)荷均為50%。2016年7月10日至7月25日進(jìn)行第3次酸聯(lián)運(yùn)試車，試車負(fù)荷60%。3次酸聯(lián)運(yùn)結(jié)束后拆塔檢查時，發(fā)現(xiàn)醋酸洗滌塔內(nèi)部絲網(wǎng)拉筋(φ6鋯棒)存在個別脫焊掉落的情況，其他未發(fā)現(xiàn)異常，塔盤緊固良好，運(yùn)行參數(shù)相對平穩(wěn)。

2016年8月12日裝置開始進(jìn)行投料試車，至9月10日結(jié)束，運(yùn)行結(jié)束后拆塔發(fā)現(xiàn)最底部塔盤沿周邊支撐件脫落，降液板、集液槽一并脫落，下層除沫器絲網(wǎng)脫落，第2層塔盤浮閥脫落近20個(運(yùn)行期間的參數(shù)見表1)。

表1 試車期間洗滌塔相關(guān)數(shù)據(jù)

2 原因分析

根據(jù)檢查及運(yùn)行情況，對于醋酸洗滌塔塔盤的脫落進(jìn)行分析，可能有以下幾種原因。

2.1 洗滌塔內(nèi)塔盤積液

降液板底隙過小，在高負(fù)荷運(yùn)行時，可能造成塔盤積液，導(dǎo)致塔盤載荷增大。該塔安裝技術(shù)要求，第1、2層底部降液板底隙32.8mm，第3層降液板底隙57.8mm。在塔盤安裝驗(yàn)收表中，3項(xiàng)指標(biāo)均滿足安裝要求，但3次酸聯(lián)運(yùn)后，未對上述指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢。投料試車后，測量降液板底隙，第1層32.9mm，未發(fā)生較大偏差，剩余2層由于脫落已無法測定。另外，塔盤洗滌量過大或者塔的溫度過低，均會造成液相流量增大，當(dāng)超過設(shè)計值時，同樣會造成塔盤降液受阻，導(dǎo)致塔盤積液。

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，進(jìn)入洗滌塔的洗滌液流量和洗滌后出塔的流量，酸聯(lián)運(yùn)期間均在正常操作范圍內(nèi)。投料試車期間高負(fù)荷狀態(tài)下，洗滌流量大于設(shè)計值，經(jīng)查閱設(shè)計資料，洗滌流量設(shè)計最大值5t/h，該操作值仍在可控范圍內(nèi)，不至于引起嚴(yán)重積液，因此可知，由于積液導(dǎo)致塔盤脫落的可能性不大。

2.2 氣相阻力過大

由于洗滌塔第1層、第2層塔盤下方安裝有鋯材絲網(wǎng)除沫器，厚度200mm，且該絲網(wǎng)較為蓬松(見圖2)，在氣液兩相分離時，若運(yùn)行不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致絲網(wǎng)持液過多下墜壓緊(酸聯(lián)運(yùn)期間部分絲網(wǎng)支撐拉筋脫落，未能修復(fù))，導(dǎo)致阻力增大；當(dāng)氣相負(fù)荷過大時，也可能導(dǎo)致受力過大壓實(shí)。上述情況最終將引起絲網(wǎng)處阻力增大，并將其通過固定螺栓傳至絲網(wǎng)底部支撐梁上。在拆塔檢查時，發(fā)現(xiàn)支撐梁一端螺栓孔被撕裂，撕裂口向下，證明其受力方向向上，與該判斷一致。

圖2 洗滌塔的絲網(wǎng)

經(jīng)查閱低壓羰基合成技術(shù)的同類醋酸裝置運(yùn)行效果資料發(fā)現(xiàn)，其洗滌塔中均未安裝絲網(wǎng)除沫器，設(shè)計人員在本公司醋酸裝置洗滌塔中增加絲網(wǎng)除沫器，意圖是為了防止在高負(fù)荷下產(chǎn)生霧沫夾帶，以便醋酸精餾裝置提升負(fù)荷。因此分析，可能是該絲網(wǎng)設(shè)置在高負(fù)荷下，絲網(wǎng)處阻力較大，加之絲網(wǎng)制造及安裝缺陷，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)發(fā)生波動時，絲網(wǎng)處受力大幅度增加，導(dǎo)致絲網(wǎng)支撐件受力過大撕裂，脫落后墜落至下方塔盤，引起塔盤脫落。

2.3 工藝操作原因

進(jìn)入洗滌塔的氣相來自閃蒸分離器，而在閃蒸分離器內(nèi)，該氣體是通過來自反應(yīng)器的高溫、高壓反應(yīng)液(壓力2.8MPa(g)，溫度190℃)減壓至0.127MPa(g)后閃蒸產(chǎn)生，其流量的控制通過閃蒸調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)。閃蒸出的氣體由閃蒸分離器直接進(jìn)入T4301洗滌塔，其間管道無閥門節(jié)流。在生產(chǎn)中，閃蒸調(diào)節(jié)閥開度短時間內(nèi)大幅度增加，將導(dǎo)致閃蒸氣量瞬時增大，產(chǎn)生的強(qiáng)大脈沖可能將塔盤吹翻。在對本次試車數(shù)據(jù)分析時發(fā)現(xiàn)，在8月29日1∶00至1∶30間，反應(yīng)器由于甲醇進(jìn)料泵的故障，產(chǎn)生負(fù)荷波動，反應(yīng)負(fù)荷短時間內(nèi)由52%降至36%，隨后又增加至44%，由于總負(fù)荷偏小，經(jīng)查閃蒸總量并未超出醋酸吸收塔操作上限。盡管如此，也不排除此次運(yùn)行參數(shù)的波動可能引起進(jìn)入洗滌塔瞬時氣量過大，但數(shù)據(jù)未能被采集的可能，而該狀態(tài)的出現(xiàn)會引起塔盤受力過大，導(dǎo)致支撐件撕裂。

試車其他時間閃蒸調(diào)節(jié)閥投用流量自控，調(diào)節(jié)閥狀態(tài)良好，波動范圍不大，運(yùn)行指標(biāo)在設(shè)計指標(biāo)以內(nèi)，且加、減量嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行小幅度調(diào)節(jié)，未出現(xiàn)過較大的波動。

2.4 塔盤設(shè)計制造或安裝缺陷

洗滌塔塔盤直徑3m，塔盤間距900mm(含除沫器)，每層塔盤由11塊拼接而成，周邊使用68顆M10×25的Zr705螺栓緊固在塔內(nèi)的支撐圈上，由于塔盤直徑較大，若洗滌塔塔盤在設(shè)計制造時存在缺陷，或存在螺栓緊固不夠、松脫等安裝缺陷，或載荷等技術(shù)參數(shù)未達(dá)到設(shè)計要求，可能導(dǎo)致塔盤在高負(fù)荷時出現(xiàn)異常，甚至引起緊固螺栓松動脫落。另外，若塔盤緊固件存在制造缺陷，運(yùn)行中可能出現(xiàn)塔盤螺栓腐蝕(河南龍宇的分離塔塔釜出現(xiàn)過同規(guī)格螺栓腐蝕的問題)引起脫落。

洗滌塔在安裝時，螺栓緊固使用扭矩扳手逐條進(jìn)行，安裝后在塔內(nèi)對螺栓進(jìn)行逐條檢查，出現(xiàn)螺栓松脫的可能性很低。醋酸吸收塔內(nèi)部檢查時，也未發(fā)現(xiàn)脫落的螺栓出現(xiàn)腐蝕痕跡，且洗滌塔運(yùn)行參數(shù)較分離塔吸收塔緩和，短時間內(nèi)存在腐蝕的可能性偏低。

綜上所述，塔盤絲網(wǎng)阻力大及運(yùn)行參數(shù)的不穩(wěn)定是最有可能引起洗滌塔塔盤脫落的原因。

3 應(yīng)對措施及效果對比

針對上述情況，我們采取了以下措施：①修復(fù)并矯正脫落的塔盤；②重新核算絲網(wǎng)除沫器參數(shù)，拆除多余絲網(wǎng)；③對塔盤周邊緊固螺栓進(jìn)行了更換；④重新校核塔盤安裝水平度、堰寬、板寬、底隙等參數(shù)，嚴(yán)格將其控制在設(shè)計指標(biāo)以內(nèi)；⑤規(guī)范操作要求，控制閃蒸流量閥開度的加減幅度。

4 結(jié)語

通過上述措施的實(shí)施，河南龍宇的醋酸裝置自2016年10月25日開車至今，醋酸洗滌塔運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計值，出塔物料組成與設(shè)計相符，醋酸裝置得以長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行。

[1] 戴猷元，余立新.化工原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2] 陳國桓.化工機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

Causes and Countermeasures of Acetic Acid Tower Tray off

LI Shen-jun

(HenanLongyuCoalChemicalCo.，Ltd.，YongchengHenan476600China)

For the checking results inside the acetic acid washing tower and the tray-off problems，this paper points out several reasons which are likely to cause tray-off，and puts forward the countermeasures.It also makes a comparison of the operating results before and after the rectification.

acetic acid washing tower tray；tray off；countermeasures

李圣君(1972年—)，男，河南偃師人，1994年畢業(yè)于鄭州工學(xué)院化工工藝專業(yè)，教授級高級工程師，長期從事化工生產(chǎn)、技術(shù)管理工作，現(xiàn)任河南龍宇煤化工有限公司總經(jīng)理。

10.3969/j.issn.1004-8901.2017.01.014

TQ 053.5

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1004-8901(2017)01-0056-03