河北工业大学化学工程研究所　　2002.09.12

　　国内几家维尼纶厂基本上都是七十年代建造的，最初设计能力为年产聚乙烯醇（PVA）一万吨，后塔径未变经扩改达到年产一万五千到一万七千吨，上次扩产改造是达到年产PVA二万五千吨。采用立体传质塔板（CTST）可以做到在原塔外壳不变的条件下，仅更换塔板即可达到扩产的目的，可节约大量的设备及附属设施的投资，同时也大大缩短改造施工的时间。改造的塔全部一次开车成功，且运转平稳，改造后塔的处理能力增大70～100%以上，分离效率提高，节能降耗效果显著，操作弹性增大，可适应生产系统投料量较大幅度的变化，而不影响产品的质量和能源单耗，生产运行记录表明：改造后在年产PVA八千到三万吨范围内，塔均可以正常操作，回流比无明显变化。已在湖南、山西、江西、贵州、福建、云南、安徽等七家维尼纶厂的二十多座塔的扩产改造中成功应用，过程涉及精馏、吸收、恒沸精馏、萃取精馏等。
　　目前，国内各维尼纶厂正在进行或准备进行新一轮的扩改，扩改目标为年产PVA5.5-6万吨，例如：山西三维和安徽皖维，此次扩产改造的特点之一是均大规模采用新型塔盘，安徽皖维合成、精馏、聚合、回收工段的主要塔几乎全部采用CTST塔板，一次使用十六个；山西三维采用七个；广西维尼纶采用三个。另外各厂纷纷采用新工艺，如醋酸甲酯分解塔采用反应精馏新工艺；各精馏塔之间气相气相过料，如：回收五塔塔顶气相直接进回收二塔或回收一塔；回收一塔、二塔合一等等。

1、合成工段的三塔（TQ103）--气体分离塔

　　该塔分离从合成反应器出来的含有醋酸乙烯、乙炔、醋酸及少量的催化剂粉末，原塔φ1600/φ1400变径筛板、泡罩混合塔。全塔分成三段，段与段之间通过升气管气体可以通过，液体不能在段与段之间穿流。1～8层为第一段，气体在第一段主要被冷却和用循环液洗涤掉气体中含有的固体粉末；9～16层为第二段，32℃的循环液从该段顶部进入塔中，将气体中的醋酸和醋酸乙烯绝大部分冷凝下来；17层以上为第三段，用-1℃水将气体中的少量醋酸乙烯和醋酸等高沸物冷凝下来。塔顶温度控制在0℃左右，塔顶出来的气体，含乙炔88%、氮5.5%、乙醛1.9%，此外，还有二氧化碳和一氧化碳等。
新设计塔在塔径、塔板数均不变的条件下，三段均采用CTST塔板，处理量由6000m3/h提高至10000m3/h，自96年8月在湖南湘维有限公司投产以来，运转一直稳定正常，从未发生过堵塔的现象，较好地解决了催化剂堵塔的问题。此次安徽皖维设计塔径为φ2000/φ1800变径塔处理量为24624kg/h，同时上两座。

2、回收工段的一塔（TQ501）

　　该塔的原料组成（质量百分数）为：甲醇73％；醋酸甲酯18％；醋酸钠：2.75％；水5％；乙醛：0.08％；杂质：0.17％，其中醋酸钠为易发泡物质，要求塔顶醋酸甲酯组成达到75±1％，塔釜醋酸甲酯组成小于0.12％。原塔为φ4mm筛板塔，塔径为φ1600mm，32层塔板，处理量最大为14000l/h，操作回流比为2.5～3.0，该塔操作易液泛、效率低、生产能力小，成为制约生产的瓶颈问题。扩产改造中采用我所研制的梯形立体喷射塔板，在原塔外壳及降液管不变的条件下，仅更换塔板，即达到扩产的目的，该塔自98年8月于贵州水晶有机化工集团公司投入运行以来，运转平稳，回流比由原来的2.5～3.0降为1.6，节能约40%，且处理量从7000～25000l/h范围内回流比无明显变化；全塔压降为0.01～0.02Mpa；塔顶醋酸甲酯含量为75～78%；塔釜醋酸甲酯含量由0.12%降至0.06%，每年多回收醋酸甲酯160吨；并减轻了后续工段的压力，如：回收二塔（萃取精馏分离甲醇与醋酸甲酯恒沸物）的萃取水量大幅度减小。同时，由于CTST塔特殊的操作工况，较好地解决了发泡物质（醋酸钠）的精馏难题。开车近两年来，从未发现过堵塔、液泛及雾沫夹带等异常现象。
　　此次，山西三维新设计回收一塔φ1800，42层CTST塔板，该塔除液相进料外，五塔顶气相全部气相进一塔；安徽皖维新设计的回收一塔φ2200，50层CTST塔板，该塔替代原回收一、二塔两塔，该塔加料量为58420kg/h。

山西三维一精馏塔

3、回收工段的二塔（TQ502）

　　该塔为萃取精馏塔，自塔顶加入第三组分水作为萃取剂，萃取精馏分离醋酸甲酯--甲醇的恒沸物，原塔塔径Φ2000mm，28层泡罩塔板，采用1Cr18Ni9Ti材质加工而成，改造仅将塔板更换为CTST塔板，塔体及其它塔内件未做改动。改造后加料量由12500 l/h提高到23000 l/h，生产能力提高80％，塔压降为0.025Mpa，回流比由0.22降低到0.18，节能20%，每年节省蒸汽近5000吨，节水38万吨，塔釜醋酸甲酯含量由0.13%降至0.05%，每年多回收醋酸甲酯120吨，年增经济效益132万元。已先后在湖南湘维有限公司（95年11月）、山西三维有限公司（96年5月）、江西化纤化工有限公司（97年5月）、云南云维（2000年8月）投产运行。其中云维的该塔，除液相进料外，五塔顶气相直接进二塔。

4、聚合工段二塔(TQ302)

　　该塔为萃取精馏塔，自塔顶加入第三组分水作为萃取剂，破坏醋酸乙烯和甲醇的共沸组成使其分离。醋酸乙烯和少量的水、醋酸甲酯、乙醛从塔顶蒸出，冷凝后经分层器分层，上层醋酸乙烯送往精馏工段，下层水相回到塔顶，塔釜液为35%左右的甲醇水溶液，送往第三精馏塔。原塔塔径Φ1000mm，36层浮阀塔板，采用1Cr18Ni9Ti材质加工而成，已先后在湖南湘维有限公司（95年11月）、山西三维有限公司（96年5月、2001年9月）、江西化纤化工有限公司（97年5月）投产运行。江西的改造原塔外壳未变，采用CTST更换塔板，板间距不变，降液管尺寸变大。改造后加料量由5000 l/h提高到9000 l/h，生产能力提高80％，全塔压降小于0.025Mpa，湖南和山西均采用新设计Φ1200mm，36层CTST塔板。此次安徽皖维设计两座塔（TQ-302、TQ-102）、山西三维又有一台投入使用、广西维尼纶集团公司2002年4月投产、兰州维尼纶集团公司已完成设计。

5、回收工段的六塔（TQ506）为共沸精馏塔

　　该塔为稀醋酸提浓塔，采用非均相共沸精馏的方法，通过加入脱水剂醋酸异丙酯与水形成共沸物蒸出，使稀醋酸得以提浓。其原料组成为：醋酸44.21％；水25.32％；醋酸异丙酯：30.47％，塔顶馏出的醋酸异丙酯与水形成共沸物，将稀醋酸中的水从塔顶带出，经过冷凝后，醋酸异丙酯和水分层，醋酸异丙酯在上层，再回流至塔顶，塔的下部侧线采出精醋酸，冷凝后送回醋酸乙烯合成工段循环使用，塔釜排出高沸物，送至精馏工段回收其中的醋酸。该塔腐蚀情况比较严重，尤其在加料板以下（19～22层塔板）更为严重，原因为水中的氯离子与水形成的氯化氢和水的共沸物，共沸温度为105℃，它比塔顶温度高，比塔底温度低，在塔的中部积聚，氯离子对不锈钢腐蚀严重，生产中采用脱氧铜材料制造。原回收六塔塔上段塔径φ2000mm，12层筛板，下段塔径φ2500mm，24层泡罩板，塔体和内件腐蚀严重，每年大修费用达20万元。
采用立体传质塔板重新设计，新塔上段塔径Φ1800mm，12层塔板，下段塔径Φ2200mm，24层塔板，采用工业钛材质加工而成。塔径缩小12~18%，可加料量由4500 l/h提高到7600 l/h，生产能力提高70%，塔压降为0.02Mpa，分离质量明显提高，分离水中醋酸含量由0.409%降至0.02%，每年减少醋酸损失68吨，残液中醋酸含量由0.58%降到0.30%，每年减少醋酸损失35吨，年增经济效益82万元，节省设备投资约150万元。
　　已先后在湖南湘维有限公司（97年4月）、江西化纤化工有限公司（99年3月）、安徽皖维（99年8月）、贵州水晶有机集团公司（2000年7月）、云南云维股份有限公司已（2000年6月）投产运行。其中安徽为原塔改造，原塔直径Φ2800mm全钛材塔，改造仅将原筛板、泡罩混合塔板更换为CTST塔板，其余四家均为新设计Φ1800/Φ2200mm变径CTST塔。此次安徽皖维新设计Φ2200/1800纯钛材塔，山西三维新设计回收六塔为Φ2800/Φ2200、广维新设计回收六塔为Φ2400/Φ2000，均采用超级奥氏体不锈钢（31254）以醋酸正丁酯为挟水剂。