中国石化集团四川维尼纶厂（下称“川维厂”）的醋酸乙烯装置系上世纪70年代初从法国隆波利公司引进的乙炔法生产技术，1979年投运。该技术由脱硫装置、空分装置、乙炔装置、甲醇装置、醋酸乙烯装置和聚乙烯醇装置组成,其中醋酸乙烯装置以醋酸、乙炔为原料，以醋酸锌为催化剂，活性炭为载体，采用固定床气相合成法生产醋酸乙烯。精馏工序包括脱气、粗馏及轻组分分离、醋酸乙烯精馏与醋酸精馏装置等。
脱气系统由脱气塔（3D555）和2个洗涤塔（3D558/559）组成，其功能是将溶于粗醋酸乙烯的乙炔气体进行解吸和回收；粗馏系统由2个粗馏塔（3D567/577，一用一备）、萃取塔（3D589）及乙醛回收塔（3D640/3D647）组成，其功能是脱除粗醋酸乙烯中的乙醛、丙酮等轻组分以及水，回收其中的醋酸乙烯和乙醛；醋酸乙烯精馏装置包括3D594/595 2个塔，其功能是精制醋酸乙烯，得到优质醋酸乙烯产品；醋酸精馏装置由3D620/621组成，其功能是回收醋酸。
一、存在问题
自该装置投产以来，因原料天然气供应及装置设计等问题，生产能力一直处于80%～90%。1993年醋酸乙烯装置合成系统加列改造项目实施后，未对精馏系统的主要设备进行技术更新改造，精馏装置的负荷增加较大，各系统因操作弹性低、设计不合理、设备老化等原因，塔板堵塞问题一直得不到很好的解决，限制了装置能力的进一步发挥，成为提高醋酸乙烯产量的瓶颈。
其中较突出的问题是3D594/595 2个塔，是醋酸乙烯生产中最关键的工序。研究发现，3D594在高负荷情况下，因系统液相负荷过重，上升蒸汽量较小，使得回流比偏小，在塔板之间形成了恒浓区，增大了VAC在塔内的停留时间，VAC自聚生成的聚合物逐渐堵塞了塔盘的筛孔。
醋酸乙烯初馏系统、醋酸精馏塔也因为塔板堵塞，影响了塔设备的运行效果和生产周期，成为提高醋酸乙烯产量的又一瓶颈。
二、改造方案
要将川维厂醋酸乙烯装置的生产能力提高到19万t/a，可行的方案有：
1.新建1套精馏装置
在现有技术改造的基础上，新建1套10万t/a的醋酸乙烯精馏装置，关键设备的操作状态、塔径、塔高等基本参数与老系统保持不变。该方案的优点是风险小，成功性大，建设投资8733万元；其缺点是既不能提高醋酸乙烯装置的整体技术水平，又不能降低醋酸乙烯/聚乙烯醇的生产成本。
2.对精馏装置进行整合
在现有操作状况下，利用新的塔器技术，对精馏装置的主要设备进行技术改造：
（1）利用清华大学/惠生公司的溢流斜孔复合塔板技术对主要塔器进行技术改造。保持已有的3D567/577不变，增加一个粗馏塔3D587，塔内件采用复合塔板，两用一备；对3D594/595进行重新设计，塔径变粗，塔高变高，塔内件采用复合塔板；对3D621进行塔内件改造，对3D620进行重新设计，塔内件采用复合塔板技术；对3D640进行重新设计，原3D640塔为加压塔，为降低醋酸乙烯产品中的醛酮杂质含量，将该塔改为常压塔，塔内件采用复合塔板技术，以提高其乙醛回收能力。
（2）采用天津大学的规整填料技术对3D589塔（轻组分萃取塔）由乱堆填料改为规整填料，以期提高其处理能力。
（3）采用天津大学的规整填料技术对脱气塔3D555泡罩部分进行改造，填料由乱堆填料改为规整填料。该方案的优点在于能提高醋酸乙烯装置的整体技术水平，通过降低能耗达到降低生产成本的目的，同时可以弥补场地不足的缺陷。缺点在于国内还没有精馏能力达19万t/a的单套醋酸乙烯生产装置，其技术风险在于醋酸乙烯极易聚合，溢流复合塔板技术能否解决3D594/595、3D567/577/587、3D620/621塔板堵塞的问题。
川维厂经过广泛地工艺技术论证和优化，选择了方案二。
三、改造效果
1. 生产能力迅速提高
2004年4月27日，川维厂组织有关单位对醋酸乙烯的精馏装置进行了72h性能考核。考核期间，精馏系统最高负荷为66t/h，最低负荷为 63.5t/h，平均产量为571.45t/d，年产18.9万t醋酸乙烯，各系统均达到设计能力，2004年12月初，天然气乙炔工程通过中国石化集团公司组织的竣工验收。
2. 3D578、3D594/595、3D620/621塔堵塞问题基本解决
精馏装置的改造是否成功取决于醋酸乙烯精馏塔3D594/595的运行状况，2年多来该塔运行状况良好，塔板效率提高后，液相回流量减少，塔顶压降由0.052MPa降到 0.045MPa，操作、运行更为平稳。自新系统运行以来，未发生堵塔、液泛、雾沫夹带等异常现象。
原堵塞较严重的粗馏塔3D567/577/578，改造前每3个月必须停车清堵，因3D578采用多溢流斜孔复合塔板，连续运行2年来尚可继续运行，堵塞明显变缓。3D620/621塔的堵塞现象也得到彻底解决。
3. 规整填料使用效果明显
在精馏装置的改造中，乙炔洗涤塔3D558和轻组分萃取塔3D589的填料段均采用天津大学的规整填料，在旧塔体的基础上对塔内件进行改造，改造后，塔的进料量在原来的基础上翻番。
4. 经济技术分析
（1）改造前后综合能耗对比 改造后，某些公用工程的综合能耗指标较改造前有一定幅度的增加，但单位产品的总能耗整体下降1.25GJ。表1是该厂醋酸乙烯装置改造前后的能耗对比。
表1 醋酸乙烯装置公用工程综合能耗 （GJ/t）
项 目 改造前 改造后 增减量
蒸汽(3.6MPa) 1.11 0.99 -0.12
蒸汽(0.6MPa) 5.80 7.02 1.22
循环水(33℃) 0.79 0.96 0.17
循环水(12℃) 15.32 12.82 -2.50
一级脱盐水 0.04 0.02 -0.02
直流水 0.07 0.11 0.04
电 1.18 1.18 0.00
压缩空气 0.07 0.03 -0.04
综合能耗 24.38 23.13 -1.25
与可研报告相比，可节省能耗约20%，醋酸乙烯产品可降低成本39.8元/t，每年可产生经济效益755万元。
（2）提高了醋酸乙烯回收量 采用溢流斜孔复合塔，提高了板效率，解决了恒浓区问题，3D594塔底的醋酸乙烯残留量由原来的0.05%降到现在的0.01%以下，可提高年回收醋酸乙烯125t，按最近几年的平均售价6400元计算，每年可产生经济效益80万元。
（3）3D587、3D594/595、3D620/621维修费用 改造前，3D567/577平均每3个月进行一次排堵维修，虽然本次改造未将其列入改造计划，但新增了一个功能相同的粗馏塔3D587塔，从该塔目前的运行状况来看，还可运行1年才需大修。改造前一个粗馏塔的维修费用（包括消耗、浪费的各种原料费用）约30万元。改造后可做到2年或3年进行一次大修。
四、结 论
（1）斜孔复合筛板塔应用于易聚合的介质分离时，具有较好的延缓堵塞的效果。
（2）在大液相分离时，斜孔复合筛板塔、规整填料及其相应的塔内件，可较大幅度地提高精馏塔的处理能力。 |
