甲烷氯化物装置精馏塔改进设计.pdf

2011,21(1)
童熹琛等甲烷氯化物装置精馏塔改进设计
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Dのの令
技术
8改造
甲烷氯化物装置精馏塔改进设计
童熹琛刘日林成贤君中化化工科学技术研究总院杭州310002
摘要运用相关关联式分析原有设备所存在的问题,提出经济和可行的改进方法,使新设备能适应装置
扩能的需要。装置设计运行结果表明该方法准确可靠。
关键词甲烷氯化物精馏塔液泛扩产改造
1概述
HCl气体
甲烷氯化物包括一氯甲烷、二氯甲烷、三氯
甲烷、四氯化碳。
进料.
液相进料
甲烷氯化物的生产技术有甲烷法和甲醇法,
CH3CI塔
都可联产四种甲烷氯化物。
HC]塔
CHACI
(1)甲烷法是甲烷氯化物生产的传统方法,
甲烷法以天然气为原料,对主产四氯化碳有利,
同时生产四种产品时,比例调节范围相对较小,
尤其是主产三氯甲烷时,三氯甲烷和四氯化碳的
粗产品
比例仅能做到4:1。
图1流程示意图
(2)甲醇法是随着甲醇工业的发展而迅速崛
两台设备原设计能力均为45ka,在新装置中
起的甲烷氯化物生产方法。甲醇法产品比例调节要求设计能力达到60kレa,且操作上限在15%以
范围大,一氯甲烷比例不受限制,尤其是生产三上。据该企业现有生产装置(单套装置的最大实
氯甲烷时,三氯甲烷和四氯化碳的比例可做到12:际生产能力已达到80ktレa甲烷氯化物)的运行经
或更大。
验,在产能达到60kレa以上时,HCI塔的塔顶冷
2存在的问题
凝器列管极易堵塞、检修清理频繁,且HCI塔、
CH3塔系统的操作均不稳定。
浙江省某国有大型化工生产企业原有3套甲烷
氯化物装置,总产能为140kva,均采用甲醇法。3分析问题
20060年为了企业发展的需要,決定新增一套55k3.1采集数据
a的甲烷氯化物装置。
为了更好地分析系统所存在的问题,采集了
HCl塔(T)、CH1CL塔(12)是该装置氯化
原有装置HCl塔实际运行数据(装置实际产量为
单元的关键设备,其功能是将粗产品中的HCL和
45kt/a的数据,此时装置操作平稳),见表1。
CH3CI分离,流程示意见图1。
表1原有装置HC塔运行数据
(wt%
物流
温度(℃)压力(MPa(G))
CH- CI
CH. CI
CHC
Ccla
其它
气相进料
0.45
0.01
液相进料
7,06
26.56
43.71
17.10
0.09
塔顶出料
塔出
18.04
43.26
32.87
06
童嘉琛:工程师。2002年7月毕业于重庆大学化学工程与工艺专业。一直从事化工设计工作。联系电话:13456761313,E- tail:
tch1980@126.com
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2011,21(1
3.2墨菲效率
凝器。
利用 ASPENP LUS的数据拟合功能得出两个塔
500
一液相下限
的墨菲效率( Murphree Efficience)。将采集到的数
一液梱上限
据输人软件,通过计算,可得HCI塔的墨菲效率
300
一漏液线
为0.27、CHC塔的墨非效率为0.33
兴一雾沫夹带
降液管液泛线
3.3操作曲线
一操作线
原HCI塔有3种类型塔盘和CH3CL塔有两种
10152025
液相流量(m3/h
类型塔盘,其主要结构见表2。
图4改造前塔盘3性能曲线
表2H塔和CH3C塔塔盘结构
液相下限
塔盘
直径塔板间距堰长塔盘类型(只)
浮数
mm) (mm)
相上限
529浮阀塔盘2
会1000ー
HC塔2
529浮阀塔盘10
E800
一漏液线
800450640浮阀塔盘7
画
一雾沫夹带
596浮阀塔20
CH3l塔
730浮阀塔盘20
降液管液泛线
在 ASPEN PLUS中对HCl塔、CH3C塔系统单
操作线
012
独建模,将60kレa的物料平衡数据和拟合所得的
液相流量(m3/h
墨菲效率数据输人软件,对塔进行水力学计算。
图5改造前塔盘4性能曲线
根据塔的水力学计算结果,对两个塔分别进
1200
一一液相下限
行校核计算,得出其操作性能曲线如图2~图6
∠1000
一一液相上限
500
一液相下限
一漏液线
600
液相上限
一×雾沫夹帯
300
一降液管液泛线
漏液线
200
一一雾沫夹带
一操作线
4812162024
液相流量(mn3/h
降液管液泛线
100
图6改造前塔盘5性能曲线
一操作线
0」234567891011
由图5~图6可以看出,CH2CI塔的操作点已
液相流最(m3/h)
图2改造前塔盘1性能曲线
经非常接近于液泛线,生产负荷的波动极易引起
液泛。
500
一一液相下限
液泛是塔内液体过量积聚,使液体无法从塔
400
一液相上限
顶向塔底流动,影响塔的正常操作。液泛有四种
漏液线
类型:喷射夹带型、泡沫夹带型、降液管满溢型、
200
「×雾沫夹带
降液管阻塞型。前两种类型是由板上气相流速过
降液管液泛线
快所引起,通常在塔内L/V较小、板间距较小的
100
一操作线
低压或减压精馏塔内发生;后两种类型是由于液
234567891011
液相流量(m3/h)
相流经降液管的压降过大、使得降液管内液面上
图3改造前塔盘2性能曲线
升所引起,通常在塔内LV较大的高压精馏塔内
发生。对于浮阀塔通常验证降液管液泛。
3.4分析
由图2~图4可以看出,HCI塔存在严重的淡4改进方案
泛,正是由于这个原因,将杂质和重组份带到了
从以上分析可以看出,HCI塔和CH!塔系统
塔顶,造成在塔顶冷凝器处冷却结焦,堵塞冷的问题是由降液管液泛所引起。降液管液泛与塔