劣化環(huán)丁砜陰離子交換樹脂再生技術(shù)的應(yīng)用

荊益龍，秦 珊

(中國石化中原油田分公司石油化總廠，河南濮陽 457165)

0 前言

在石油化工生產(chǎn)中，環(huán)丁砜是理想的芳烴抽提溶劑。由于它密度大，對芳烴的溶解性和選擇性都非常好，在中原油田石化總廠芳烴抽提裝置中得到很好的應(yīng)用。在裝置長周期運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)環(huán)丁砜溶劑的顏色逐漸變深，劣化形成酸性物質(zhì)，pH值下降，造成設(shè)備腐蝕，溶劑損耗增加，使抽提能力下降。這些都嚴(yán)重影響環(huán)丁砜抽提裝置的經(jīng)濟(jì)效益和正常運(yùn)行。在平日生產(chǎn)中主要靠加入單乙醇胺調(diào)節(jié)溶劑的pH值，但這不能解決根本問題，而且加入過量單乙醇胺還易造成水系統(tǒng)的乳化以及對芳烴質(zhì)量帶來影響。通過查閱中石化石科院的研究實(shí)驗(yàn)結(jié)論，發(fā)現(xiàn)環(huán)丁砜劣化的化學(xué)過程是環(huán)丁砜水解開環(huán)生成酸性物質(zhì)的過程。其中酸性物質(zhì)主要是磺酸，還有少量的羧酸及硫酸，沉淀物是以Fe鹽為主的磺酸鹽，還有部分磺酸乙醇胺鹽。基于此，發(fā)現(xiàn)采用離子交換樹脂脫除酸性物質(zhì)效果非常好，它交換容量大，使用壽命長，穩(wěn)定性能好，再生性能好，采用該項(xiàng)離子交換技術(shù)，還可以脫除生產(chǎn)過程中環(huán)丁砜溶劑里累積的氯離子，這也是令中原油田石油化工總廠環(huán)丁砜抽提裝置面臨的一大難題。

中原油田石化總廠決定采用該項(xiàng)新技術(shù)，建設(shè)劣化環(huán)丁砜再生裝置與10萬t/a芳烴抽提裝置配套，以解決環(huán)丁砜劣化問題。

1 技術(shù)簡介

劣化環(huán)丁砜再生單元采用的是離子交換的原理，選擇交換容量大，穩(wěn)定性和再生性能好以及使用壽命長的陰離子交換樹脂，用離子交換方法，除去環(huán)丁砜在生產(chǎn)過程中劣化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)和累積的氯離子，從而使環(huán)丁砜性質(zhì)恢復(fù)到新鮮狀態(tài)。

其反應(yīng)可以用下列方程式表達(dá):

陽離子交換樹脂

陰離子交換樹脂

陽、陰離子交換樹脂總的反應(yīng)式即可寫成

由此可看出，再生溶劑中的Cl離子已分別被樹脂上的H+和OH－所取代，而反應(yīng)生成物只有H2O，故達(dá)到了去除溶劑中的Cl離子作用。

2 工藝流程

劣化環(huán)丁砜再生裝置分為離子交換與樹脂再生兩個部分。其進(jìn)料為10萬t/a芳烴抽提裝置的貧溶劑，設(shè)計(jì)能力為5 t/h，約為系統(tǒng)溶劑循環(huán)量的10%，離子交換部分采用單塔間歇操作，年開工7 000 h，年處理能力3.5萬t/a，樹脂再生部分年操作200 h左右，裝置的操作彈性范圍50% ～110%。

中原油田石化總廠劣化環(huán)丁砜再生裝置的進(jìn)料為10萬t/a芳烴抽提裝置的貧溶劑，來自回收塔塔底的貧溶劑經(jīng)貧溶劑泵升壓，分別經(jīng)水汽提塔再沸器，貧富溶劑換熱器換熱，貧劑過濾器SR－201過濾后，抽出5 t/h作為劣化環(huán)丁砜再生裝置的進(jìn)料，控量進(jìn)入劣化環(huán)丁砜再生裝置。

進(jìn)入劣化貧溶劑再生裝置的貧溶劑在流量控制下，由進(jìn)料冷卻器E－251冷卻至45℃左右后，分別經(jīng)過進(jìn)料過濾器SR－252濾除其中的機(jī)械雜質(zhì)和大分子聚合物，以保證操作，避免雜質(zhì)進(jìn)入樹脂塔，然后自上而下送入樹脂塔T－251與樹脂進(jìn)行離子交換，除去貧溶劑環(huán)丁砜中的氯離子和酸性物質(zhì)。經(jīng)樹脂塔除去氯離子和酸性物質(zhì)后的再生貧溶劑，再經(jīng)樹脂捕捉器SR－253除去其中可能攜帶的樹脂碎沫后，作為再生溶劑產(chǎn)品送出劣化環(huán)丁砜再生裝置，返回到10萬t/a芳烴抽提裝置溶劑回收塔塔底貧溶劑泵入口管線中。

樹脂使用一段時間后，逐漸失去活性，此時樹脂需要再生，樹脂再生采用3%左右的稀NaOH溶液和脫鹽水，來自槽車的30%左右的NaOH溶液和脫鹽水總管的脫鹽水經(jīng)分別計(jì)量后，按照一定比例進(jìn)入堿液罐V－251，由堿液泵P－251循環(huán)攪拌，配制成濃度為3%左右的稀NaOH溶液在堿液罐中待用，為延長樹脂的使用壽命，再生用的堿液也必須經(jīng)堿液過濾器SR－254除去其中的機(jī)械雜質(zhì)，樹脂進(jìn)入再生時，首先應(yīng)該充氮?dú)鈱－251中殘存的貧溶劑通過排放管線排入10萬t/a芳烴抽提裝置的地下溶劑罐，然后用配置好濃度的稀NaOH溶液洗滌浸泡樹脂，再依次分別控量用堿液，脫鹽水自上而下洗滌樹脂至中性。再生時產(chǎn)生的廢堿液送出裝置處理。再生時產(chǎn)生的廢水排往石化總廠的污水處理單元進(jìn)行處理，再生后的樹脂充滿脫鹽水備用。當(dāng)切換到系統(tǒng)使用時，先用氯氣將其中水頂出排盡，再用貧溶劑自下而上充滿樹脂塔后，切換到系統(tǒng)繼續(xù)使用。由于貧溶劑的凝固點(diǎn)較高，裝置內(nèi)貧溶劑的流速較低，因此溶劑管線及儀表要保溫并伴熱，各工藝設(shè)備要保溫，以防止物料凝固。

3 處理效果及對現(xiàn)有裝置的影響

中原石化總廠10萬t/a芳烴抽提裝置的環(huán)丁砜貧溶劑經(jīng)過劣化環(huán)丁砜再生裝置，離子交換樹脂處理后，樹脂塔出口環(huán)丁砜再生溶劑的氯脫除率為≥85%，氯含量≤5 mg/kg。經(jīng)過離子交換樹脂處理后的再生貧溶劑物理、化學(xué)性質(zhì)與原料貧溶劑相當(dāng)，產(chǎn)品的pH值＞6.5，色澤為淺黃色或淺棕色。

由于10萬t/a芳烴抽提裝置的貧溶劑中氯離子含量較高，劣化環(huán)丁砜再生裝置的進(jìn)料量相對芳烴抽提裝置溶劑循環(huán)量在10%左右，對芳烴抽提裝置各設(shè)備的熱平衡有一定影響，需要進(jìn)行適度調(diào)整操作，消除或減輕這部分影響，其次樹脂塔的再生會使芳烴抽提裝置溶劑損耗增加，因而在操作中注意溶劑環(huán)丁砜的回收，并控制樹脂的再生系數(shù)，設(shè)備切換時，要注意用氮?dú)庵脫Q出空氣，防止空氣進(jìn)入芳烴抽提裝置和劣化環(huán)丁砜再生裝置。