循環(huán)苯塔側(cè)線抽出非芳含量高的調(diào)查及解決措施

楊春然

(中海油東方石化有限責(zé)任公司 , 海南 東方 469007)

循環(huán)苯塔側(cè)線抽出非芳含量高的調(diào)查及解決措施

楊春然

(中海油東方石化有限責(zé)任公司 , 海南 東方 469007)

介紹了中石化氣相法制乙苯技術(shù)，指出了干氣帶液嚴(yán)重時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，造成T-105超負(fù)荷，T-104非芳過高，塔壓控制受到限制，影響裝置正常生產(chǎn)，非芳無法全部脫除，對(duì)于此種弊端，故做了詳細(xì)調(diào)查及數(shù)據(jù)分析，最終確定在T-105滿負(fù)荷條件下，多余的D-103不凝液不排往T-103，降低D-103壓力至0.38MPaG，排往T-103的廢吸收劑停止使用，解決后，側(cè)線非芳含量降至正常值。

氣相法制乙苯;氣帶液;非芳過高

中海油東方石化有限責(zé)任公司海南精細(xì)化工項(xiàng)目一期工程120萬t/a催化裂解裝置，預(yù)計(jì)可產(chǎn)催化干氣10.31萬t/a，其中乙烯產(chǎn)量約3.48萬t/a，該部分催化干氣通常僅作為燃料使用，造成乙烯資源的浪費(fèi)，因此合理利用干氣中的乙烯資源很有必要，故建成乙苯-苯乙烯裝置。

采用中石化洛陽院干氣制乙苯技術(shù)，按照12.72萬t/a乙苯設(shè)計(jì)，裝置年開工按8000h設(shè)計(jì)，操作負(fù)荷60%-110%，包括催化干氣脫丙烯，反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物換熱，反應(yīng)產(chǎn)物分離，熱水及冷凍水，熱載體和公用工程等系統(tǒng)組成[1]。

1 非芳含量高的調(diào)查

裝置開工以來，各系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，2015年4月11日起，T-104側(cè)線采出非芳含量呈升高趨勢(shì)，幾日之后非芳含量升至0.20%，由于苯塔頂部輕組分較多，導(dǎo)致塔壓上升，塔頂冷路閥全開，造成塔的整體平衡紊亂，并且塔釜非芳含量也超高，導(dǎo)致產(chǎn)品及副產(chǎn)品中非芳含量都有所增加，非芳為不含苯環(huán)的芳烴 ，在反應(yīng)器里會(huì)分解成丙烯丁烯，丙烯和丁烯又同循環(huán)苯生成丙苯和丁苯，苯耗增加，丁苯含量升高，為避免丁苯在系統(tǒng)內(nèi)長期積累，故在丙苯塔將其脫出，但是此種做法脫出丁苯的同時(shí)損失了二乙苯，造成裝置效益下降，能耗增加。迫切需要查找出非芳的來源，解決循環(huán)苯塔操作問題以及非芳不能從T-105完全脫除的原因。

1.1 苯塔非芳上漲趨勢(shì)

苯塔非芳上漲趨勢(shì),見圖1。

圖1 苯塔非芳上漲趨勢(shì)

從圖1可看出側(cè)線內(nèi)非芳含量一直在增加，T-104回流中的非芳一直在增加，最高時(shí)到0.634%，對(duì)系統(tǒng)造成沖擊較大。

1.2 烷基轉(zhuǎn)移進(jìn)、出口樣品分析

烷基轉(zhuǎn)移進(jìn)口樣品分析結(jié)果見表1。

表1 烷基轉(zhuǎn)移進(jìn)口樣品分析結(jié)果

烷基化反應(yīng)器出口樣品分析結(jié)果見表2。

表2 烷基化反應(yīng)器出口樣品分析結(jié)果

從表1、2數(shù)據(jù)看出，丁苯持續(xù)上升，系統(tǒng)內(nèi)無法排出。并且烷基化反應(yīng)器中丁苯含量一直增加。此組數(shù)據(jù)中丁苯主要來自于多乙苯塔塔頂，側(cè)線非芳多導(dǎo)致進(jìn)入烷基化反應(yīng)器后生成丁苯的量也多，而丁苯很難脫除，在精餾系統(tǒng)長期積累。

2 影響非芳含量的原因分析

下面是影響非芳含量的原因：

(1)新鮮苯進(jìn)料中非芳含量高；

(2) 苯在烷基化反應(yīng)器中裂解生成非芳；

(3)循環(huán)苯塔系統(tǒng)操作存在缺陷；

(4)脫非芳塔脫現(xiàn)操作條件下脫非芳能力較弱；

(5)干氣中夾帶非芳過高導(dǎo)致進(jìn)料中非芳高。

下面我們逐一進(jìn)行分析。

2.1 新鮮苯來自罐區(qū)

來自罐區(qū)的新鮮苯的成分見表3。

表3 來自罐區(qū)的新鮮苯的成分

由表3可見，原料苯中非芳小于1500ppm在質(zhì)量指標(biāo)之內(nèi)，不存在問題。

2.2 烷基化反應(yīng)器中生成的非芳

乙烯聚合接著發(fā)生裂解反應(yīng)可生成非芳，本裝置采用的烷基化催化劑采是上海石化研究院研制的SEB-08苯氣相烷基化分子篩催化劑，該催化劑具有活性高，對(duì)乙苯選擇性高，再生周期和使用壽命長的特點(diǎn)，反應(yīng)中產(chǎn)生的二甲苯含量低。

R-101A的進(jìn)口溫度320～325℃，壓力為0.627MPaG。況且苯是過量的，操作條件都在正常控制內(nèi)，乙烯聚合裂解成為非芳不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成現(xiàn)在這么大影響。

2.3 針對(duì)T-104系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)整

塔壓設(shè)定為0.5MPaG,操作參數(shù)與非芳未上漲時(shí)相同[2]。

懷疑四塔累計(jì)非芳，通過循環(huán)苯一直在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。

采取措施：對(duì)循環(huán)苯塔進(jìn)行調(diào)整，塔壓由0.5MPa降至0.45MPa，回流由106000kg/h降至88000kg/h,此時(shí)F-103爐進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，燃料氣由1483Nm3/h降至1155Nm3/h，調(diào)整后維持系統(tǒng)產(chǎn)品合格，觀察2d后非芳含量未降低,結(jié)果見表4。

表4 循環(huán)苯塔調(diào)整前后的數(shù)據(jù)

第三天循環(huán)苯塔頂壓控閥熱路開度降至0，冷路開至100，塔壓仍繼續(xù)上漲，導(dǎo)致T-105不凝氣排燃料氣閥門開度仍然是100%。排出量超出設(shè)計(jì)負(fù)荷，故排除循環(huán)苯塔操作問題。

2.4 現(xiàn)操作條件下脫非芳塔脫非芳能力較弱

脫非芳塔進(jìn)料從底部進(jìn)入脫非芳塔T-105，塔頂氣體經(jīng)過脫非芳塔頂冷凝冷卻器E-119和脫非芳塔后冷器E-120冷凝冷卻。然后進(jìn)入脫非芳塔回流罐D(zhuǎn)-108進(jìn)行氣液分離，不凝氣從回流罐頂部出來后進(jìn)入燃料氣分液罐D(zhuǎn)-116，液相用脫非芳塔回流泵P-112送至塔頂作為脫非芳塔回流，塔底物料用泵P-113送至T-104。

此時(shí)塔頂壓力0.35MPa，溫度101℃，回流8650kg/h,塔釜采出9580kg/h?；亓髁勘日；亓髁看罅?000kg/h,塔頂溫度比設(shè)計(jì)值低10℃。由此可看出塔頂溫度低說明塔頂?shù)谋胶拷档停p組分增多，導(dǎo)致維持塔壓正常值時(shí)回流會(huì)增加。

下面是對(duì)脫非芳塔釜物料進(jìn)行的取樣分析，結(jié)果見表5。

表5 脫非芳塔釜物料分析結(jié)果

由表5化驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出，塔釜非芳含量比較高，故采取措施，將回流罐頂壓力由0.310MPaG降至0.305MPaG,其他各項(xiàng)參數(shù)維持不變，希望可以將非芳從D-108更多的排至燃料氣分液罐D(zhuǎn)-116。

調(diào)整脫非芳塔T-105塔釜、側(cè)線的物料分析數(shù)據(jù)見表6、表7。

表6 調(diào)整后T-105塔釜的物料分析數(shù)據(jù)

表7 調(diào)整后側(cè)線的物料分析數(shù)據(jù)

此時(shí)，D-108頂不凝氣去火炬閥門已開至100%，但是此時(shí)側(cè)線非芳并無明顯變化。

綜上分析，脫非芳塔回流中的苯已減少，不凝氣過多，造成系統(tǒng)內(nèi)非芳含量高，此時(shí)不凝氣排出閥已全開至100%，說明系統(tǒng)內(nèi)非芳含量已超出脫非芳塔的設(shè)計(jì)負(fù)荷，故根本原因并不在此，應(yīng)繼續(xù)尋找非芳來源。

2.5 脫丙烯系統(tǒng)問題

脫后干氣樣品分析見表8。

表8 脫后干氣樣品的分析數(shù)據(jù)

脫丙烯干氣帶液，脫后干氣中各項(xiàng)指標(biāo)正常，未發(fā)現(xiàn)異常[3]。

脫丙烯系統(tǒng)T-102塔回流罐液位會(huì)上漲，此時(shí)并沒有補(bǔ)吸收劑，說明上游裝置的原料中輕質(zhì)油帶至脫丙烯系統(tǒng)。并且解析出來的輕組分在D-102,D-103積累，對(duì)脫丙烯系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，T-102頂壓力有0.6MPa降至0.55MPa，回流罐D(zhuǎn)-102由0.56MPa降至0.38MPa，塔釜溫度由244.6℃降至219.5℃。此時(shí)經(jīng)過調(diào)整后富丙烯干氣有所增加，由原來的283Nm3/h提升至493Nm3/h。

再此值得注意的是脫丙烯系統(tǒng)中本套工藝采用在的是乙苯作為吸收劑，將部分吸收劑排到T103進(jìn)行循環(huán)，再補(bǔ)充新的乙苯進(jìn)來，保證吸收效果，而且這個(gè)量很小，一般都在100kg/h以下，作為置換使用，回收其中的乙苯，但是有一種情況例外，在操作參數(shù)不變的條件下，干氣帶液，此時(shí)D-103液位會(huì)漲的很快，此時(shí)排往T-103的廢吸收劑量會(huì)大大增加，因?yàn)榇颂幬丛O(shè)采樣點(diǎn)，故正常生產(chǎn)時(shí)未對(duì)其采樣化驗(yàn)，推測非芳從D-103經(jīng)過P-104帶進(jìn)T-103，此時(shí)調(diào)整是對(duì)尾氣吸收塔進(jìn)行調(diào)整，塔頂溫度由26.5℃提至設(shè)計(jì)值28.9℃，觀察一段后非芳未降低，加大脫丙烯廢液排入量，4h后，發(fā)現(xiàn)苯塔壓力迅速上漲，D-108排不凝氣閥門開到100，故推測，問題的原因與循環(huán)吸收劑排入量有關(guān)，馬上組織對(duì)吸收劑加樣分析。

D-103凝液樣品分析結(jié)果見表9。

表9 D-103凝液樣品分析結(jié)果

由結(jié)果表9證明非芳含量超過79%

采取措施，D-103停止進(jìn)T-103，液位過高時(shí)通過密排排往D-118，維持參數(shù)正常，取樣結(jié)果非芳含量一直下降，六日后非芳降至正常值。T-104操作同時(shí)也恢復(fù)正常。T-104側(cè)線化驗(yàn)結(jié)果見表10。

表10 T-104側(cè)線化驗(yàn)結(jié)果

與此同時(shí)T-108頂丁苯含量也顯著減低結(jié)果見表11。

由此數(shù)據(jù)可看出，非芳減低后丁苯的累積也逐漸減小，丁苯的生成得到減小，從而降低了苯耗。

表11 T-108頂丁苯含量化驗(yàn)結(jié)果

解決這問題之后又出現(xiàn)另外一個(gè)問題，D-103凝液長期排往D-118后，D-118會(huì)通過P-125將此股料打入烴化液罐，烴化液罐內(nèi)非芳含量就會(huì)增加，回?zé)挄r(shí)仍然會(huì)進(jìn)入T-104，此種方法不宜長時(shí)間操作。

為解決此問題，又從解吸塔部分進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)料讓解吸塔系統(tǒng)積累的非芳從富丙烯干氣中帶走，此時(shí)進(jìn)行下一步調(diào)整，維持T-102頂壓力0.5MPaG,根據(jù)D-103液位調(diào)整D-102壓力，平衡之后，D-103液位穩(wěn)定在35%，D-102壓力穩(wěn)定在0.385 MPaG,當(dāng)干氣帶液嚴(yán)重時(shí)，D-103液位會(huì)上漲很快，此時(shí)可降低D-102操作壓力，增加富丙烯干氣排出量。富丙烯干氣排出量維持在495 Nm3/h。此次調(diào)整過后，系統(tǒng)穩(wěn)定。T-104側(cè)非芳達(dá)到正常值200ppm,能夠滿足正常生產(chǎn)需求，并且增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

通過此次調(diào)整，找到了非芳的來源，主要來自D-103循環(huán)吸收劑中的夾帶，有效的解決了困擾大家關(guān)于循環(huán)苯塔操作的瓶頸，解決了非芳超高的難題，降低了苯耗，同時(shí)在對(duì)循環(huán)苯塔的調(diào)整過程中將塔頂壓力與回流量都降低后，循環(huán)苯塔加熱爐的燃料氣量也由原來的1483 Nm3降至1155Nm3，為公司節(jié)約了大量燃料氣，系統(tǒng)中的丁苯含量也逐步降至正常值，優(yōu)化了脫丙烯系統(tǒng)的操作，增加了副產(chǎn)物富丙烯干氣的排出量，在解決了系統(tǒng)非芳高的同時(shí)做到了節(jié)能降耗。達(dá)到此次調(diào)整的目的。

[1] 李建偉,王 嘉,劉學(xué)玲,等. 催化干氣制乙苯第三代技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展,2010,29(9) :20-24.

[2] 陳福存,朱向?qū)W,謝素娟,等.催化干氣制乙苯技術(shù)工藝進(jìn)展[J].催化學(xué)報(bào),2009,30(8):817-824.

[3] 曲帥卿, 姜立濤, 鄧雪峰. 催化裂化干氣制乙苯裝置苯耗高的原因分析及改進(jìn)措施探討[J].中外能源,2008,13(2):84-88.

(本文文獻(xiàn)格式：楊春然.循環(huán)苯塔側(cè)線抽出非芳含量高的調(diào)查及解決措施[J].山東化工，2016，45(04)：76-78.)

2016-01-15

楊春然，助理工程師，2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，目前主要從事乙苯-苯乙烯裝置生產(chǎn)工作。

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