丁二烯裝置脫輕塔操作的影響因素分析

摘 要：文章從原料、公用工程、設(shè)備和操作條件四個(gè)方面分析了影響丁二烯抽提裝置中的丁二烯脫輕塔控制的影響因素，并提出了相應(yīng)的解決方法。對普通精餾塔的生產(chǎn)控制有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：塔頂壓力；塔釜溫度；丙炔

1 概述

在NMP法丁二烯的生產(chǎn)過程中，脫輕塔是確保丁二烯產(chǎn)品質(zhì)量一個(gè)十分重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。它除了具有提高丁二烯濃度、脫除粗丁二烯中的丙炔外，還能有效的脫除粗丁二烯中的水、阻止丁二烯聚合物進(jìn)入丁二烯精餾塔的作用。作為普通精餾塔，脫輕塔的操作相對比較容易，但本裝置丁二烯脫輕塔生產(chǎn)控制中由于受到原料組成、公用工程、設(shè)備問題和操作方式等因素的影響，在生產(chǎn)過程出現(xiàn)了一些問題，極大的影響了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。在此，就脫輕塔在生產(chǎn)控制上存在的一些問題，以及本裝置所采取的應(yīng)對措施加以論述。圖1是工藝流程簡圖。

圖1

2 影響丁二烯脫輕塔操作的因素

2.1 原料組成

石油烴蒸汽裂解是生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁二烯等的重要方法，在分離乙烯和丙烯的同時(shí)，分離出裂解C4餾分，其中含有大量的丁二烯，是目前生產(chǎn)丁二烯的主要原料，而由C4餾分分離丁二烯則是目前生產(chǎn)丁二烯的主要方法，當(dāng)前世界絕大多數(shù)丁二烯產(chǎn)品是用這一方法生產(chǎn)的。由于C4餾分中各組分的沸點(diǎn)比較接近，需采用萃取精餾方可將丁二烯分離出來，由于裝置生產(chǎn)所使用的原料采用上游裂解制乙烯裝置，這就造成了原料組成不夠穩(wěn)定，原料組成對生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

2.1.1 丁二烯含量。導(dǎo)致原料中丁二烯含量高的原因一是裂解來的C4混合中丁二烯含量過高。其次，裝置開工過程中的不合格產(chǎn)品返料和裝置運(yùn)行過程中不合格產(chǎn)品的返料也會造成原料中丁二烯濃度增加。由于丁二烯濃度較高，萃取溶劑的配比需要頻繁地進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)溶劑比較低時(shí)，就會造成塔頂采出的抽余液質(zhì)量不合格，導(dǎo)致一定量的丁二烯損失。當(dāng)溶劑比較高時(shí)，又會造成一定量的抽余液進(jìn)入塔釜并隨著粗丁二烯經(jīng)過后洗塔，再進(jìn)入脫輕塔，進(jìn)入脫輕塔的物料組成的變化將會導(dǎo)致丁二烯脫輕塔各塔盤上物料分布出現(xiàn)差異，直接造成塔內(nèi)的塔板上溫度分配不均、塔頂?shù)呐欧帕吭黾?，最終影響丁二烯產(chǎn)品的收率。

2.1.2 EA、VA含量。原料中的EA（乙基乙炔）、VA（乙烯基乙炔）含量過高將會超過炔烴洗滌塔的承受能力，這樣不可避免地造成脫輕塔中EA、VA含量超標(biāo)。為了保證丁二烯產(chǎn)品的質(zhì)量，脫輕塔將增大排放量來降低粗丁二烯中的EA、VA，使得丁二烯大量損失。

2.1.3 丙炔含量。原料中丙炔含量一直以來都是關(guān)注的指標(biāo)，這是影響丁二烯脫輕塔穩(wěn)定操作的主要因素。丙炔含量過高，會造成塔頂壓力升高、塔頂排放量增加，使排放物料中夾帶的丁二烯量增加。此外，由于丙炔在濃度過高的時(shí)具有分解爆炸的危險(xiǎn)，因此，為了保證安全，脫輕塔頂丙炔濃度必須控制在45%以下，因而需要一定量的丁二烯來保證丙炔濃度在安全范圍內(nèi)。這也會導(dǎo)致丁二烯損失增加。

2.2 公用工程

丁二烯裝置所使用的蒸汽、循環(huán)水來自公用工程，所以會出現(xiàn)蒸汽壓力波動較大、循環(huán)水溫度較高、壓力偏低的問題，這些問題將會造成塔頂冷凝器冷卻效果的降低，使塔頂壓力難以控制。

2.3 設(shè)備缺陷

設(shè)備問題集中表現(xiàn)為塔頂冷凝器的堵塞和塔釜再沸器的堵塞以及塔釜過濾器的堵塞。塔頂冷凝器的堵塞造成冷卻效果的降低，塔頂壓力難以控制，塔頂排放量增加。而塔釜再沸器的堵塞將導(dǎo)致塔釜溫度難以保證，造成塔釜產(chǎn)品質(zhì)量的不合格。塔釜過濾器堵塞，導(dǎo)致塔釜產(chǎn)品采不出去，塔釜液位迅速上升，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生液泛，塔壓無法控制，必須通過加大塔頂排放來控制塔壓。此外，由于塔內(nèi)不可避免的會產(chǎn)生丁二烯聚合物，堵塞塔板，破壞塔的正常操作。

2.4 操作條件影響所涉及的有以下幾點(diǎn)

2.4.1 丁二烯聚合物的產(chǎn)生。由于阻聚劑加入量的不足以及設(shè)備泄漏將造成丁二烯發(fā)生聚合問題。隨著丁二烯聚合物的增加，將會出現(xiàn)塔盤的堵塞問題，并影響脫輕塔的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將會造成脫輕塔無法運(yùn)行而被迫停工處理。

2.4.2 塔釜加熱溫度的波動。加熱溫度的波動是由于蒸汽凝液的循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)控制問題。丁二烯裝置中，中壓蒸汽、低壓蒸汽、熱水和凝液構(gòu)成一個(gè)閉合的循環(huán)系統(tǒng)，脫輕塔中所使用的熱水，由于操作不當(dāng)會使熱水溫度的波動范圍在95～103℃之間。隨著塔釜溫度的不斷變化，塔頂和塔釜的物料組成分布不均，將會造成產(chǎn)品質(zhì)量的不合格。凝液泵的汽蝕會造成蒸汽循環(huán)系統(tǒng)的紊亂，熱水流量波動，導(dǎo)致脫輕塔塔釜溫度難以控制，影響塔系的正常操作。

2.4.3 塔頂壓力的升高。塔釜溫度的變化是造成塔頂壓力升高的重要原因，但塔頂冷凝器的冷卻效果是導(dǎo)致塔頂壓力難以控制的關(guān)鍵。因?yàn)槎《┟撦p塔塔頂壓力只能通過塔頂?shù)臏囟群脱h(huán)水的冷卻效果、塔釜加熱量的大小，以及塔頂排放量的大小來控制。所以在運(yùn)行過程中，某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響塔頂壓力的變化。另外，由于塔頂丙炔排放至低壓火炬，與洗炔塔C4炔烴共用一條排放線，為此低壓火炬系統(tǒng)的背壓問題及C4炔烴排放量也是影響塔頂壓力的原因。

3 解決措施

3.1 對于原料，存在組成波動的問題不可避免，所以只能通過自身的調(diào)節(jié)來加以適應(yīng)。因此要及時(shí)對原料進(jìn)行分析，及早掌握原料中丁二烯含量的變化情況，及時(shí)對主洗塔的溶劑比進(jìn)行調(diào)整。而對于裝置停車或生產(chǎn)過程中不合格產(chǎn)品的返料問題，為了防止原料組成波動過大，應(yīng)本著專罐專用：即正在使用的物料不能進(jìn)行不合格產(chǎn)品的返料儲存。同時(shí)，在開車過程中，不合格的丁二烯要與抽余液同時(shí)進(jìn)行原料罐的返料。另外，在溶劑比的調(diào)整中，溶劑量的大小不僅要看丁二烯含量的高低，還要考慮其他易溶解組分的含量，以確保所控制的溶劑比能夠滿足正常生產(chǎn)的需求。

3.2 通過幾年來的生產(chǎn)現(xiàn)狀得知，原料中的丙炔含量都比設(shè)計(jì)值要高出較多，為此，在生產(chǎn)中針對脫輕塔的各項(xiàng)操作參數(shù)都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)正常生產(chǎn)的需求。為了解決公用工程缺陷，公司針對循環(huán)水溫度高，壓力不足等問題，給丁二烯裝置單獨(dú)使用一套機(jī)泵進(jìn)行循環(huán)水的輸送，通過風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行臺數(shù)的控制，確保進(jìn)入裝置的循環(huán)水壓力在0.3-0.5MPa范圍內(nèi)，循環(huán)水的溫度控制在10-28℃之間。同時(shí)，將過去的冷凝器與其他換熱設(shè)備的串聯(lián)連接改為如今的并聯(lián)使用，使冷凝器的換熱效果有了一定的改善。

3.3 要解決丁二烯脫輕塔生產(chǎn)波動的問題關(guān)鍵在于塔頂壓力的控制。要使塔頂壓力得到控制，一是提高塔頂冷凝器的冷卻效果、控制塔頂?shù)呐欧帕浚欢且獙λ獪囟冗M(jìn)行控制。塔釜溫度的控制關(guān)鍵在于再沸器熱水流量控制，因?yàn)樗獪囟鹊淖兓苯佑绊懺谒攭毫Φ牟▌?。通過長期的觀察，對于脫輕塔來講，塔釜溫度的變化對塔頂壓力的影響比塔頂溫度要更直接。所以，在操作過程中，塔釜溫度的調(diào)節(jié)不能過大，也就是說，塔釜再沸器的熱水流量不能進(jìn)行大幅度的調(diào)整。

3.4 在對精餾塔的操作控制中要注意的是，調(diào)整的幅度不能過大。同時(shí)，丁二烯抽提裝置無論是物料還是溶劑都貫穿整套裝置，某一系統(tǒng)的波動將會導(dǎo)致整套系統(tǒng)的波動，為此，穩(wěn)定的、小幅度的調(diào)節(jié)對于裝置的穩(wěn)定非常關(guān)鍵。

4 結(jié)束語

對于普通的精餾塔丁二烯脫輕塔的調(diào)節(jié)還是較為容易的。值得注意的是：一是塔頂壓力如果控制不好將會造成塔頂排放量的增加，并導(dǎo)致丁二烯的大量損失，影響丁二烯產(chǎn)品的收率；二是塔釜溫度控制出現(xiàn)問題將會造成塔釜采出不合格，將直接影響丁二烯產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：曲曉愛華（1988-），女，學(xué)士學(xué)位。