二步法脱单塔塔板的优化及应用

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1、二步法脱单塔塔板的优化及应用摘要：脱单塔是二步法腊纶生产中重要的设备。木文通过对实际运行过程中塔内汽液分布、堵塔悄况及流体力学等分析，得到了汽液分布不均匀、汽液接触不充分等问题是造成脱单效率低的主要原因。并根据实际物料含固量较高的特点，筛选了合适的矩形悬挂式降液管、圆形固定阀及配冇闭式溢流堰的DJ-5型塔板作为改造的主要构件，成功应用到生产装置上。该新型塔板的成功应用，起到了降耗减排和清洁生产的作用。关键词：脱单塔；脱单效率；塔板；圆形固定阀；溢流堰一、脱单塔改造前的概况上海石化睛纶事业部金阳装置脱单塔是90年代从日本川崎公司引进的设备。原设计能力为2万吨/年，后通过对

2、川崎技术的改进，完成了2.8万吨/年的扩•容改造。在改造中脱单塔没有得到扩弈,所以脱单塔的负荷增人约40%。经过几年的运行，发现脱单塔1至6层上出现淤浆堆积、白聚等问题。一旦板面形成口聚物积聚就会很快扩大堆积的范围，造成脱单塔堵塔而无法止常运行，必须停年清洗，缩短了塔的运行周期。同吋所用的穿流式格栅塔板，脱单效率较低，致使塔底残单含量较高，脱单效果不理想。从现场的实际运作情况看，原脱单塔存在以卜-三方而的问题：(1).部分塔盘堵塞严重：进料、回流及塔顶回水的四层塔盘堵塞比较严重，其他格栅塔板的间隙容易牛•成均匀的类似于PP管材的聚合物，在检修清洗的过程中造成非常大的困难

3、。(2).塔盘汽液相短路：从现场塔中段的视镜可见，塔盘中心区域上方液相喷淋量较小，而塔盘四周空隙液相喷淋最较人。由于格栅塔盘以"葫芦串"的形式安装，塔盘四周空隙人阻力小，因而汽相从塔盘中心短路、液相贴壁下流。(3).脱单效率低：无溢流穿流式格栅塔板板而无液层，处于完全漏液状态，塔板效率较低。从下表1.1的跟踪测试中可看出，塔底出料於浆残单含量在255PPm左右，出料於浆水洗水进入T-1125槽屮后污水耗氧量COD测试达2000ng/l。表1.1、金阳装置脱单塔改造前塔底残单测试数据表项目内容2008年10川平均2008年11月平均蒸汽用量LS(Kg/h)21(X)21(

4、X)塔底残单含量AN(PPm)248263T-I125污水耗氧量C0D(ng/l)20002000从提高脱单效率、降低塔底残单含量和蒸汽消耗、捉高单体回收利川率，稳定塔的高效运行,并有效改善生产劳动环境等角度来说，对脱单塔结构进行优化改造成为当务Z急。二、原脱单塔的流体力学分析原脱单塔流体力学核算：塔中汽相流率为：V=2100Kg/h,相当于流率为1.72m3/s塔中液相流率为:L=18m3/h空塔气速:uv=4*1.72/(3.14*0.842)=3.1m/s空塔F因子：Fv=uvTaT=3.1*VO.3515=1.8(m/s)(Kg/m3)'/2,式中几为蒸汽密度液

5、流密度：L==32.5m3/m2/i3.14*0.842当最肓径：/X処=4x12x(150-16)=口2(b+a)2x[12+(150-16)]*现'de=4x流通截血=对于1〜1沖心格栅之间润湿周边4xj形截而=4x[3.14x(8402二830,)x0.25+2x(180-16)x22.85」={弓形周边一3.14x835~、对于两端弓形区域及四周安装空隙式中，de—为栅缝当量直径，mm；b—为栅缝宽，本塔中约为12mm；a—为栅缝长，木塔中为134mm。流体力学分析表明：(1)对于开孔率为19.3%的塔板，当液流密度U=32.5m3/m2h时，其适宜的操作范围为

6、Fv=0.56〜2.3,当塔板开孔率由12.3%增至19.3%时，上述Fv的上下限均略有增大。为了适应料液屮含有聚合物固体颗粒以及防止发牛聚合物自聚而堵塔的现象，原有装直屮脱单塔的塔板的开孔率较高，约为28%,使塔板效率有所降低。(2)从现场实际测试的数据看，全塔的最大压降不超过4kPa,说明在冃前的负荷下脱单塔不会产生液泛问题。(3)对塔内汽体，中心格栅当量筛孔与格栅顶端弓形区的当量筛孔相当于并联管路，汽体经过这些并联管路的压降相等。而根据当量直径的计算，格栅顶端弓形区及四周安装空隙的筛孔与中心格栅间筛孔的当屋直径Z比约为1.43,这样弓形区汽体流速约为小心栅缝气体流

7、速的1.43倍。三、脱单塔结构的优化研究根据聚丙稀睛物料易口聚、含固量高的特点，并结合浙江工业大学研发的DJ-5型塔板在丁二烯牛产屮的成功应川，脱单塔拟采川DJ-5型塔板作为脱单元件，并就DJ-5型塔板的鼓泡元件、降液管结构尺寸和溢流堰结构尺寸等进行结构优化研究。3.1DJ・5型塔板特点DJ-5空塔板采用矩形悬挂式降液管作为降液通道，采用新型固定阀(条形、圆形)作为鼓泡元件。新型固定阀(固定阀结构如图3」所示)较好地综合了筛孔塔板合浮阀塔板的优点，克服了浮阀塔板耗材量大、制造成本高、易堵塞、浮阀容易吹掉或卡住和筛孔塔板雾沫夹帯量大、漏液严