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摘要：芳烃装置二甲苯塔开工后分离效果没有达到设计要求，经过一次改造更换了塔盘，增加了塔盘层数，仍然没有达到设计分离效果。进行了再次彻底改造，采用凯宁公司复合孔微型阀高效塔板、多折边倾斜式降液管。改造后，塔顶、塔底物料分离效果达到精度要求。
关键词：二甲苯塔 塔盘 改造
1 概述
天津石化芳烃联合装置于2000年10月投产，年产25.4万吨对二甲苯和5.04万吨混合二甲苯。原设计二甲苯塔（C-402）为131层筛孔塔盘，塔上部1～94层φ5800，塔盘间距600/450mm，塔下部95～131层φ6800，塔盘间距500mm，分离精度要求为塔顶C9A含量≤500pmm，塔底OX含量≤1%（重）（对应塔底产品中OX含量为359kg/h），实际操作中，在满足塔顶C9A的要求下，塔底OX含量为3～5%，没有达到设计的分离精度。
后经过扩能改造，该塔塔盘更换为某公司DJ-3型塔盘，以降低塔盘间距，增加塔盘层数来满足扩能改造且将来生产邻二甲苯的要求。改造开工以来，塔C-402操作一直不正常，没有达到设计的分离精度。分析认为该塔改造后分离效果不佳、与设计值偏离较大的主要原因是气液两相在塔盘边缘区分布不均匀。因此，再次对二甲苯塔进行改造，改造后该塔操作有所改善，但是仍不能达到要求的分离精度。
考虑到二甲苯塔在整个芳烃联合装置中的重要性，为了能够完全达到该塔原设计预期的分离精度，拟采用南京凯宁化工装备有限公司的设计方案和塔内件。
2 改造技术方案
根据工艺条件和进料组成及分離要求对该塔进行了工艺模拟计算，采用凯宁公司专利的复合孔微型阀高效塔板更换原DJ-3型塔板，塔板采用四溢流等流程长度结构，去掉原塔中第1层及第112层塔盘，全塔共有155层塔盘;降液管采用凯宁公司专利的多折边倾斜式降液管。
2.1总塔改造分析
2.1.1 目前二甲苯塔采用的是多降液管塔板，其单板分离效率较低，拟将该塔塔板改为等流程长度、四溢流塔板。这种液体横向流动的塔板目前已广泛应用，只要设计妥当，必将获得良好的分离效率。
2.1.2 为尽量减少在塔内的切割、焊接等动火工作，应尽可能多地利用已经焊接在塔壁上的塔内支撑件。为此，不改变已有的塔板间距是最重要的决策。因此，拟在改造二甲苯塔时保留现有塔板间距，从而可以利用已焊接在塔壁上的支撑环。
2.1.3 目前塔内共有156层多降液管塔板和一块升气盘（第112层），能否保留一部分现有的多降液管塔板，以降低改造成本。经过各种分析表明，这样做具有较大的风险。考虑将该塔内现有的多降液管塔板全部更换。
2.1.4 二甲苯塔上部直径为5800mm，塔顶气相出口直径仅为800mm，为使气相在离开塔顶第一块塔板后能够均匀稳定的从直径为5800mm 的塔截面收缩到800mm 的气相出口，拟将塔顶现有第一块塔板空出，不再安装塔板，以增大此处的空间，实现气体流动的平稳转换。
2.1.5二甲苯塔中下部塔径由5800mm 变为6800mm，在此变径处还有第二进料口，为在此处实现气液流动在不同塔径之间的均匀转换和分布，并实现进料与Φ5800mm 段流下的液体充分混合后均匀流到第一块Φ6800mm 段的塔板上，确定在现在第112 块塔板处不再安装塔板，以增大此变径段的空间，便于设计适当的过渡结构。
2.2 塔内件改造分析
2.2.1塔板部分
本次改造将维持原板间距400mm不变，拆除原塔中第1 层及第112 层塔盘，全塔共155 层塔盘。塔板结构形式采用等流程长度四溢流塔板设计，塔板采用 凯宁公司专利--复合孔微型阀高效塔板。塔板上主要有二个单元组成：三角形鼓泡促进器、复合孔微型阀。三角形鼓泡促进器，可以有效地消除塔盘上的气相死区，使得从降液管流出的的清液迅速与气体混合形成泡沫。复合孔微型阀阀高较低，阀周边的特殊曲线结构将流出阀孔的气体分成许多股小汽流，这些小汽流紧靠塔板上表面流出，对液体进行充分的混合，从而可以保证塔板有十分稳定的分离效果。
2.2.2 降液管
本次改造将采用凯宁公司的专利产品--多折边倾斜式降液管。这种降液管具有流通能力大、节约塔板活性面积、较好的液体初始分布等特点。传统塔板设计大都采用的简单弓形降液管，这种降液管中间大，两侧小，造成流出降液管的液体中间多，两边少，导致传质效率极差。而凯宁公司采用多折边倾斜结构可以有效地控制降液管底部形状及各处面积，从而有效地控制自降液管流到塔板上的液体分布。
2.2.3 分布器
2.2.3.1 再沸器返回口气体分布器
由于二甲苯塔较大，且对传质效率要求高，塔底部气体入口处的气体流动分布就极为重要。我们将采用多级环形分布器来实现这一要求。该分布器自气体入口处开始，沿塔壁360o周向设有许多横截面逐渐减少的腔室。气体自这些横截面不同的腔室的交界处流出，控制各腔室的横截面积的大小就可以准确地控制气体流出各处的量，从而有效的控制气体在整个塔截面的流动分布。
2.2.3.2 进料分布器
二甲苯塔有两个进料口，采用四溢流塔板改造该塔后，任何一股进料入塔后都必须与进料口上方塔板上流下的液体混合均匀，再流到下层塔板，并均匀的分配到下层塔板的四个通道上，这就要求采用结构合理的进料分配器。
2.2.4支撑大梁
目前二甲苯塔内每层塔板都采用了两根宽度为200mm 的工字钢作塔板的主支撑梁。这些工字钢均是气液流动的死区，它们的存在导致了每层塔板损失了大量的活性面积，这样大面积的局部死区必将影响塔板上的气液流动分布，从而降低塔板的分离效率，因此，改造C-402 塔时，将完全拆除这种工字钢支撑梁。
在直径6800mm 段，考虑采用由角钢焊接而成的衍架梁。这种支撑梁用材少，占用塔截面积很少，在塔内施工也相当方便。
3改造效果
按上述方案分析利用大修期对C402塔进行了改造：拆除原塔内所有可拆部件，包括塔盘、大梁、降液管、分布器等;割除部分塔盘支撑环;割除原降液管支撑板;安装新的支撑大梁;焊接新的降液管支撑板;安装新的塔盘及降液管;安装新的进料分布器及再沸器返回口分布器。
装置开车后，经过测试，该塔改造后可以达到以下工艺要求的技术指标：塔顶C9A≤500PPM且MEB≤100PPM（Wt）;塔底OX≤0.2%（Wt）;操作弹性在60-120%之间。
关键词：二甲苯塔 塔盘 改造
1 概述
天津石化芳烃联合装置于2000年10月投产，年产25.4万吨对二甲苯和5.04万吨混合二甲苯。原设计二甲苯塔（C-402）为131层筛孔塔盘，塔上部1～94层φ5800，塔盘间距600/450mm，塔下部95～131层φ6800，塔盘间距500mm，分离精度要求为塔顶C9A含量≤500pmm，塔底OX含量≤1%（重）（对应塔底产品中OX含量为359kg/h），实际操作中，在满足塔顶C9A的要求下，塔底OX含量为3～5%，没有达到设计的分离精度。
后经过扩能改造，该塔塔盘更换为某公司DJ-3型塔盘，以降低塔盘间距，增加塔盘层数来满足扩能改造且将来生产邻二甲苯的要求。改造开工以来，塔C-402操作一直不正常，没有达到设计的分离精度。分析认为该塔改造后分离效果不佳、与设计值偏离较大的主要原因是气液两相在塔盘边缘区分布不均匀。因此，再次对二甲苯塔进行改造，改造后该塔操作有所改善，但是仍不能达到要求的分离精度。
考虑到二甲苯塔在整个芳烃联合装置中的重要性，为了能够完全达到该塔原设计预期的分离精度，拟采用南京凯宁化工装备有限公司的设计方案和塔内件。
2 改造技术方案
根据工艺条件和进料组成及分離要求对该塔进行了工艺模拟计算，采用凯宁公司专利的复合孔微型阀高效塔板更换原DJ-3型塔板，塔板采用四溢流等流程长度结构，去掉原塔中第1层及第112层塔盘，全塔共有155层塔盘;降液管采用凯宁公司专利的多折边倾斜式降液管。
2.1总塔改造分析
2.1.1 目前二甲苯塔采用的是多降液管塔板，其单板分离效率较低，拟将该塔塔板改为等流程长度、四溢流塔板。这种液体横向流动的塔板目前已广泛应用，只要设计妥当，必将获得良好的分离效率。
2.1.2 为尽量减少在塔内的切割、焊接等动火工作，应尽可能多地利用已经焊接在塔壁上的塔内支撑件。为此，不改变已有的塔板间距是最重要的决策。因此，拟在改造二甲苯塔时保留现有塔板间距，从而可以利用已焊接在塔壁上的支撑环。
2.1.3 目前塔内共有156层多降液管塔板和一块升气盘（第112层），能否保留一部分现有的多降液管塔板，以降低改造成本。经过各种分析表明，这样做具有较大的风险。考虑将该塔内现有的多降液管塔板全部更换。
2.1.4 二甲苯塔上部直径为5800mm，塔顶气相出口直径仅为800mm，为使气相在离开塔顶第一块塔板后能够均匀稳定的从直径为5800mm 的塔截面收缩到800mm 的气相出口，拟将塔顶现有第一块塔板空出，不再安装塔板，以增大此处的空间，实现气体流动的平稳转换。
2.1.5二甲苯塔中下部塔径由5800mm 变为6800mm，在此变径处还有第二进料口，为在此处实现气液流动在不同塔径之间的均匀转换和分布，并实现进料与Φ5800mm 段流下的液体充分混合后均匀流到第一块Φ6800mm 段的塔板上，确定在现在第112 块塔板处不再安装塔板，以增大此变径段的空间，便于设计适当的过渡结构。
2.2 塔内件改造分析
2.2.1塔板部分
本次改造将维持原板间距400mm不变，拆除原塔中第1 层及第112 层塔盘，全塔共155 层塔盘。塔板结构形式采用等流程长度四溢流塔板设计，塔板采用 凯宁公司专利--复合孔微型阀高效塔板。塔板上主要有二个单元组成：三角形鼓泡促进器、复合孔微型阀。三角形鼓泡促进器，可以有效地消除塔盘上的气相死区，使得从降液管流出的的清液迅速与气体混合形成泡沫。复合孔微型阀阀高较低，阀周边的特殊曲线结构将流出阀孔的气体分成许多股小汽流，这些小汽流紧靠塔板上表面流出，对液体进行充分的混合，从而可以保证塔板有十分稳定的分离效果。
2.2.2 降液管
本次改造将采用凯宁公司的专利产品--多折边倾斜式降液管。这种降液管具有流通能力大、节约塔板活性面积、较好的液体初始分布等特点。传统塔板设计大都采用的简单弓形降液管，这种降液管中间大，两侧小，造成流出降液管的液体中间多，两边少，导致传质效率极差。而凯宁公司采用多折边倾斜结构可以有效地控制降液管底部形状及各处面积，从而有效地控制自降液管流到塔板上的液体分布。
2.2.3 分布器
2.2.3.1 再沸器返回口气体分布器
由于二甲苯塔较大，且对传质效率要求高，塔底部气体入口处的气体流动分布就极为重要。我们将采用多级环形分布器来实现这一要求。该分布器自气体入口处开始，沿塔壁360o周向设有许多横截面逐渐减少的腔室。气体自这些横截面不同的腔室的交界处流出，控制各腔室的横截面积的大小就可以准确地控制气体流出各处的量，从而有效的控制气体在整个塔截面的流动分布。
2.2.3.2 进料分布器
二甲苯塔有两个进料口，采用四溢流塔板改造该塔后，任何一股进料入塔后都必须与进料口上方塔板上流下的液体混合均匀，再流到下层塔板，并均匀的分配到下层塔板的四个通道上，这就要求采用结构合理的进料分配器。
2.2.4支撑大梁
目前二甲苯塔内每层塔板都采用了两根宽度为200mm 的工字钢作塔板的主支撑梁。这些工字钢均是气液流动的死区，它们的存在导致了每层塔板损失了大量的活性面积，这样大面积的局部死区必将影响塔板上的气液流动分布，从而降低塔板的分离效率，因此，改造C-402 塔时，将完全拆除这种工字钢支撑梁。
在直径6800mm 段，考虑采用由角钢焊接而成的衍架梁。这种支撑梁用材少，占用塔截面积很少，在塔内施工也相当方便。
3改造效果
按上述方案分析利用大修期对C402塔进行了改造：拆除原塔内所有可拆部件，包括塔盘、大梁、降液管、分布器等;割除部分塔盘支撑环;割除原降液管支撑板;安装新的支撑大梁;焊接新的降液管支撑板;安装新的塔盘及降液管;安装新的进料分布器及再沸器返回口分布器。
装置开车后，经过测试，该塔改造后可以达到以下工艺要求的技术指标：塔顶C9A≤500PPM且MEB≤100PPM（Wt）;塔底OX≤0.2%（Wt）;操作弹性在60-120%之间。