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改造实例
丙烯精馏塔是丙烷脱氢装置中的核心设备,主要功能是实现混合碳三中丙烷与丙烯的高效分离,以获取聚合级丙烯。在工业生产中,塔顶丙烯产品摩尔分数要求大于99.6%,塔釜循环丙烷中的丙烯摩尔分数通常要求小于1%。然而,丙烷和丙烯之间的相对挥发度非常小,分离难度较大,因此需要大量的塔盘来实现理想的产品纯度和产品回收率。
该装置自开车以来,丙烯产品指标与设计值存在较大偏差,为了保证产品质量,装置长期维持低负荷、高回流比运行。在确保产品指标的前提下,该塔最大处理能力仅能达到设计进料负荷的70%,当负荷进一步提升至80%时,会出现压降大幅上升、产品指标恶化、塔釜液位急剧下降等液泛现象。
尔寿高性能塔盘VGPLUS™
苏尔寿化工采用苏尔寿高性能塔盘VGPLUS™对原有塔盘进行了升级改造。苏尔寿VGPLUS™高性能塔盘技术是增强型塔盘板与高性能降液管设计的有机结合,具有以下优势:
增加约30%的处理能力
降低约20%的操作压降
传质分离效率等同或更高
液面梯度更低
液相和气相分布更均匀
相关塔盘及性能曲线如图1和图2所示
VGPLUS™高性能塔盘
苏尔寿高性能塔盘性能曲线
该套装置的改造工作由苏尔寿化工(上海)有限公司安装团队负责实施,包括全塔原有207层塔盘的拆卸以及新设计塔盘的安装工作。得益于全塔改造设计方案中没有任何动火要求以及现场施工的精益管理,全部的拆卸以及重新安装工作在22 天内顺利完成,并具备开车条件。
改造后的丙烯精馏塔重新开车,稳定运行后,苏尔寿化工对该塔的运行数据进行了收集分析,并与工艺包设计数据、改造前运行数据进行了对比。对比结果表明,改造后丙烯精馏塔塔顶丙烯产品指标、塔釜丙烯损失、回流比以及处理能力等指标均优于工艺包设计值,相较于改造前的运行数据有了大幅度的提升。具体数据如表1所示。
表1 改造后运行数据与工艺包设计数据以及改造前数据对比
为了进一步评估改造后该塔的全塔效率,苏尔寿化工对开车后的运行数据进行了模拟分析,并与工艺包设计效率以及改造前的全塔运行效率进行了对比。结果显示,改造后该塔的全塔效率高于93%,优于工艺包设计数据,且大幅高于改造前该塔的实际运行效率。具体数据如表2所示。
表2 改造前后全塔效率对比
丙烯精馏塔因为特定的操作工况和产能需求,通常采用大塔径、低板间距和多溢流或多降液管的塔盘设计,对塔盘及其内件的设计提出了极高的要求。任何设计不合理都可能导致该塔操作效率严重下降,进而影响处理能力和产品指标。
本次丙烯精馏塔的成功改造,充分证明了合理的塔盘设计是保障塔顶产品质量、塔釜循环丙烷中丙烯损耗和装置处理能力的关键,为装置的长周期、低能耗稳定运行提供了有力支撑,有效提升了企业的经济效益。