蔡立棟 趙靜(蘭州石化公司煉油廠,甘肅蘭州730060)
影響芳烴抽提裝置石油苯質(zhì)量的因素及對策
蔡立棟 趙靜(蘭州石化公司煉油廠,甘肅蘭州730060)
介紹了芳烴抽提裝置苯產(chǎn)品由于水含量高、苯塔塔頂冷卻負荷不足、回流不足造成組分切割不清等的影響因素。針對影響因素采取了提高沉降時間、清洗空冷翅片和清理堵塞孔板等措施,解決苯產(chǎn)品的質(zhì)量問題。
芳烴抽提;苯;石油苯545;結(jié)晶點
首先統(tǒng)計2015年至2016年8月中旬,總共1452組數(shù)據(jù)中,苯產(chǎn)品質(zhì)量未達到“石油苯545”的項目及所占比例,其中影響質(zhì)量最大的項目是結(jié)晶點和甲苯含量。
追根溯源找到影響質(zhì)量的四個主因:一是苯塔進料中水含量高;二是空冷冷卻負荷不足;三是苯塔回流不足;四是混芳純度波動。
首先苯塔進料來自芳烴抽提系統(tǒng),而芳烴抽提系統(tǒng)采用的是液液萃取技術(shù),需要通過一定量的水循環(huán)來回收非芳烴帶走的溶劑,所以在回收塔的回流罐中,要保證有2-3t/h的水洗水量,其中混芳量大概為35-40 t/h,而水在苯中的溶解度為0.064g/100g(30℃),也就是說混合芳烴中含有大量的游離水,達到飽和的狀態(tài)。
其次是由于空冷冷卻負荷不足,這主要也是原料苯含量升高引起的。2015年上半年生產(chǎn)苯1.75萬噸,至2016年同期生產(chǎn)苯2.38萬噸,苯的產(chǎn)量提高了近1.36倍,加之苯的質(zhì)量指標升級,純度要求增加后,回流量增加,所以造成苯塔塔頂負荷增加。而塔頂?shù)目绽淅鋮s負荷不足,由于受到西北地區(qū)的氣候影響,空冷翅片多被塵土覆蓋,換熱效率降低,在夏季高溫天氣回流溫度最高達到55℃,造成產(chǎn)品的質(zhì)量出現(xiàn)問題,甲苯含量升高。
第三是回流量不足。在2015年5月苯塔出現(xiàn)問題,在兩臺泵并聯(lián)同時運行的情況下,回流量儀表指示也達到了滿量程,但回流罐的液位仍居高不下,石油苯質(zhì)量中,甲苯含量多次超標。
第四是混芳純度不足。抽提系統(tǒng)的汽提塔在冬季塔頂熱源可以通過與熱媒水換熱,來降低回流溫度,但是夏季沒有熱媒水的情況下,回流溫度一直居高不下。
(1)為了降低苯塔進料中的水含量,首先從源頭著手,降低回收塔回流罐的溫度至25℃以下,通過降低溫度來降低混合芳烴中水的溶解度,同時保證回流罐液位在55%以上,增加了停留時間,排出大量的明水。在管理方面加強芳烴沉降罐和原料罐的切水,通過開展有效的激勵措施,降低源頭中的水含量。
同時也可以通過延長油水在回流罐內(nèi)的停留時間來減少回流的含水量。根據(jù)斯托克定律,當分散介質(zhì)粘度一定時,水滴直徑越大,其沉降速度越快。所以提高停留時間,可以保證油水分離的效果。苯塔回流罐的體積為11.6m3,回流量最高達到52m3/h,當液位控制在50%時,容積為5.8 m3,停留時間為6.7min,不足10min。通過提高回流罐液位,當提至80%時,停留時間可以增至12min。通過提高停留時間的方法,盡量脫除苯中的水,提高苯的結(jié)晶點。
(2)冷卻負荷低的問題,首先從空冷著手,在每年的春季,對空冷翅片進行清洗,使用高壓水槍將翅片中的泥塵洗去,提高換熱效率,并定期檢查空冷電機和皮帶等附件,確保設(shè)備能夠長周期運行。
(3)苯塔回流不足的問題主要是回流的流量孔板堵塞造成的,打開孔板法蘭后發(fā)現(xiàn),孔板上方堆積了很多塊狀固體顆粒,經(jīng)過分析主要是白土。這是由于白土塔中的催化劑在裝卸過程中,產(chǎn)生大量粉塵,隨油品帶入到苯塔,在苯塔回流罐中低溫聚集,經(jīng)過苯塔回流泵后聚集在孔板處造成堵塞。
(4)為了防止汽提塔頂冷卻負荷不足,造成混合芳烴中非芳烴含量超標,在夏季沒有熱媒水的情況下,通過增加臨時流程,給熱媒水換熱器接入除鹽水,來降低汽提塔頂溫度,保證塔壓力不超過0.16MPa,確保了汽提蒸汽中不含非芳烴,提高混合芳烴純度,保證了苯產(chǎn)品質(zhì)量。
目前石油苯質(zhì)量升級為“石油苯545”仍存在一些問題,在高溫天氣、大處理量下,還有一些瓶頸問題需要改善,水含量和回流溫度高造成的石油苯結(jié)晶點和甲苯含量高的問題,是下一步需要解決的關(guān)鍵點。通過優(yōu)化過程,將有計劃的開展技措,使產(chǎn)品質(zhì)量得到有效控制。
(1)為了提高回流罐中的油水分離效果,目前有一種新型的回流罐設(shè)計,同時在工業(yè)上也有較好的應(yīng)用。
新型回流罐采用擴大管徑和終端擴為喇叭口的方法,增大流體截面面積,并將喇叭口方向背向油水分離區(qū),大大減小了進料對油水分離的擾動。安裝捕沫絲網(wǎng)也能較好地吸收進料攜帶的動能,同時將霧狀水滴凝聚成大水滴,加劇了游離水的沉降速度。
(2)苯產(chǎn)品后增加水聚結(jié)器。苯中的水是以微小液滴的形式存在于連續(xù)相中,常見的分離設(shè)備難以脫除。通過增設(shè)聚結(jié)器,微小水液滴吸附在其中的纖維上,并在流體的推動下沿著纖維運動,小液滴在纖維的交叉點發(fā)生碰撞,聚結(jié)成大液滴,最終與連續(xù)相通過重力分離。
(3)在2014年抽提改造過程中,設(shè)計院對苯塔的冷卻負荷進行了恒算,提出空冷的冷卻面積能夠達到設(shè)計,但是電機功率較低??绽浣ㄗh更換大功率的電機和高效的葉片,以增加苯塔的塔頂冷卻負荷,降低回流溫度,保證苯塔中足夠的冷回流,以降低產(chǎn)品中的甲苯含量。
(4)精餾系統(tǒng)采用白土塔脫除進料中的烯烴含量,保證酸洗比色合格。石油苯質(zhì)量升級后,要求烯烴的含量減少了一倍,相應(yīng)提高了白土塔的苛刻度,所以催化劑壽命縮短。為了能夠延長和保護催化劑的使用周期,白土塔操作由一開一備改為“串聯(lián)利廢”,也就是將單罐不足以達到脫除烯烴能力的白土塔串聯(lián)在新白土塔的前面,將剩余的催化劑活性全部利用完,以延長催化劑壽命,并降低苯產(chǎn)品的酸洗比色。
針對影響苯產(chǎn)品質(zhì)量的因素,采取了提高沉降時間、清洗空冷翅片和清理堵塞孔板等措施,使得苯產(chǎn)品的質(zhì)量得到控制和提升。進一步分析,在特殊工況下,高溫天氣、大處理量下存在的一些瓶頸問題,同時還有水含量和回流溫度高的情況,提出了改造回流罐、增加液液聚結(jié)器、空冷更換大功率電機等優(yōu)化方案,將有計劃的開展技措,使產(chǎn)品質(zhì)量得到有效控制。