抽提單元運(yùn)行問題分析及對策

王銘松

(中國石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

溶劑抽提法是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的芳烴分離方法，是利用溶劑對芳烴和非芳的溶解度差異而將芳烴抽提出來。環(huán)丁砜是繼甘醇類溶劑后發(fā)展起來的一種優(yōu)良的多功能溶劑，具有選擇性高、水電汽耗量低、溶劑和芳烴易分離等優(yōu)點(diǎn)。但在運(yùn)行中難以避免地會(huì)遇到環(huán)丁砜導(dǎo)致的腐蝕和環(huán)丁砜老化問題。腐蝕會(huì)導(dǎo)致設(shè)備泄漏和堵塞故障，影響抽提裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。溶劑老化導(dǎo)致溶劑損失、換熱器和塔內(nèi)構(gòu)件結(jié)垢堵塞，不利于產(chǎn)品質(zhì)量控制。

1 裝置介紹

天津石化34萬t/a芳烴抽提單元以重整油為原料，分離出抽余油和抽出物，抽余油作為產(chǎn)品外供乙烯，抽出物為BT分餾單元提供原料。芳烴抽提單元采用SHELL SULFOLANE工藝，以環(huán)丁砜為溶劑。該工藝主要由抽提塔，水洗塔，汽提塔，回收塔，水汽提塔和溶劑再生塔組成。以下就本單元運(yùn)行中遇到的問題及對策作簡要說明。

2 抽提單元高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)問題及對策

天津石化抽提裝置經(jīng)擴(kuò)產(chǎn)改造后處理能力達(dá)34萬t/a，由于重整原料同設(shè)計(jì)原料組成相比相對較輕以及重整反應(yīng)影響，導(dǎo)致抽提原料過多，抽提進(jìn)料中芳烴含量高，造成抽提塔塔底烴負(fù)荷高，抽提系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。通過研究摸索，保證了抽提單元在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)生產(chǎn)平穩(wěn)。

2.1 裝置目前現(xiàn)狀

根據(jù)物料平衡的需要，抽提負(fù)荷達(dá)到110%操作負(fù)荷，由于重整反應(yīng)比較好，原料中NA較少，抽提料烴負(fù)荷較高，如果抽提操作不穩(wěn)，造成抽提塔塔底采出不穩(wěn)定，抽提汽提塔(C-303)塔烴負(fù)荷增加，整塔易發(fā)生霧沫夾帶即汽提塔閃蒸，造成產(chǎn)品不合格。

2.2 裝置調(diào)整原則

1) 抽提負(fù)荷110%，溶劑比控制在3.2～3.3，保證主溶劑量130 t/h以上，高溶劑比運(yùn)轉(zhuǎn)，降低溶劑回收塔(C-304)閃蒸的可能性。

2)C-303塔底溫度控制在166～170 ℃，C-304塔底溫度控制在166～170 ℃。

3) 抽提塔頂液位控制在30%～70%，避免液位空或滿液位。密切注意塔底采出，波動(dòng)較大時(shí)及時(shí)摘除串級(jí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)，避免采出量突然增大。

4)冬季防凍防凝期間，尤其需要注意相關(guān)流量調(diào)節(jié)正常閥開度，如果出現(xiàn)與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)閥位變化異常時(shí)，及時(shí)調(diào)整到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的閥位，分析原因聯(lián)系儀表人員進(jìn)行檢查和維修。

5)密切關(guān)注汽提塔壓力，正常運(yùn)轉(zhuǎn)壓力為0.15 MPa，如果超過0.17 MPa，應(yīng)及時(shí)手動(dòng)關(guān)小進(jìn)料量，并及時(shí)降低汽提塔塔底再沸器加熱量。

2.3 應(yīng)對措施

1) 產(chǎn)品切循環(huán)，加大二次溶劑量；降低汽提塔再沸器加熱量，降低塔壓力，使塔底溫度在160～164 ℃。

2) 迅速向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充溶劑。

3) 適當(dāng)降低抽提負(fù)荷，可以從110%降低至90%，若塔還是不穩(wěn)定，可以繼續(xù)降負(fù)荷至80%。

4) 適當(dāng)關(guān)小汽提塔底出料。處理時(shí)防止汽提塔、回收塔抽空。

5) 啟動(dòng)汽提塔頂罐水泵(P-307)備臺(tái)，打開泵出口調(diào)節(jié)閥LV3006旁路調(diào)整流量使抽提汽提塔回流罐(D-302)界面快速下降，防止返洗帶水，否則水進(jìn)入抽提塔將造成更嚴(yán)重的混亂，影響調(diào)整時(shí)間。

6) 從抽提塔循環(huán)料(SN-302)取樣觀察返洗是否帶水，如返洗帶水，停返洗將D-302中物料切入T-302。

7) C-304塔底溫度控制在165 ℃以上。

8) D-302液位過高、放空罐滿可以放地下罐，打回濕溶劑罐(T-302)。

9) D-302界面下降后，將P-307停運(yùn)一臺(tái)，關(guān)小LV3006旁路調(diào)整流量。緩慢加大C-303再沸量，在不起壓的情況下，使C-303塔底溫度上升至166～170 ℃。調(diào)整恢復(fù)各工藝參數(shù)。

10) 抽出物(SN-310)、抽余油(SN-309)取樣合格后，抽出物、抽余油切產(chǎn)品。

3 抽余油、抽出物不合格原因分析及對策

天津石化抽提裝置在進(jìn)入大檢修前操作末期時(shí)，由于上游重整裝置的波動(dòng)以及環(huán)丁砜導(dǎo)致的腐蝕和環(huán)丁砜老化問題，出現(xiàn)了設(shè)備泄漏故障，塔內(nèi)構(gòu)件結(jié)垢，塔盤腐蝕堵塞等情況，導(dǎo)致抽余油和抽出物產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，連續(xù)發(fā)生多次產(chǎn)品不合格事故，下面就產(chǎn)品質(zhì)量不合格的原因以及應(yīng)對措施進(jìn)行分析探討。

3.1 重整裝置波動(dòng)影響

抽提進(jìn)料發(fā)生變化造成抽余油不合格，產(chǎn)品餾出口SN-309中芳含超標(biāo)。

3.1.1原因分析

重整裝置再生單元停車檢修，重整單元反應(yīng)不好，重整油塔(C-203)塔進(jìn)料組分變化比較大，NA含量較高，C-203塔操作困難，導(dǎo)致重整油塔頂物(SN-215)中NA含量超高，C8A含量波動(dòng)比較大。抽提進(jìn)料中NA含量也隨之增加，C8A含量增加。由于抽提裝置設(shè)計(jì)進(jìn)料中不含C8+組分，抽提進(jìn)料中C8+組分大量增加后在溶劑回收塔無法分離，C8+組分進(jìn)入貧溶劑，造成貧溶劑芳烴含量超標(biāo)，使得抽余油中芳含出現(xiàn)超標(biāo)。

重整單元反應(yīng)不好，導(dǎo)致進(jìn)料中NA含量增加，芳烴含量減少，溶劑比相對正常情況下增大，溶劑的選擇性減弱，溶解性增強(qiáng)。通過化驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，貧溶劑(SN-303)中TOL含量由平時(shí)的小于100 μg/g提升至300 μg/g，說明TOL在貧溶劑中出現(xiàn)累積。出現(xiàn)累積的主要原因是，進(jìn)料中芳烴含量減少的情況下，沒有及時(shí)調(diào)整C-304塔的回流比，導(dǎo)致C-304塔中TOL開始下移，進(jìn)入貧溶劑中，溶劑比過大，溶解性增強(qiáng)，導(dǎo)致TOL在貧溶劑中出現(xiàn)累積。

3.1.2排查分析及調(diào)整措施

1)當(dāng)發(fā)現(xiàn)SN-309中芳含超標(biāo)后，加樣確認(rèn)無誤。從化驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，超標(biāo)原因是由于抽余油中C8A和TOL含量超標(biāo)，所以將C-304塔底溫度由164 ℃提高到172 ℃，C-303塔底溫度由163 ℃提升至170 ℃。提溫后，抽余油中C8A含量下降。

2)提溫后，抽余油中C8A降低，TOL含量增加。應(yīng)該及時(shí)降低溶劑，調(diào)整溶劑的溶解性和選擇性，以達(dá)到更好的抽提效果。防止高溶劑比的情況下，TOL在溶劑中出現(xiàn)累積。

3)加強(qiáng)重整單元調(diào)整，降低抽提進(jìn)料中NA含量，恢復(fù)正常狀態(tài)的NA和芳烴含量。

4)經(jīng)過調(diào)整，抽余油中芳含化驗(yàn)合格并穩(wěn)定。

3.1.3總結(jié)

本次抽余油純度長時(shí)間超標(biāo)，處理過程中存在的主要問題是沒有找準(zhǔn)原因，慣性認(rèn)為是由于重整單元再生檢修導(dǎo)致，導(dǎo)致操作時(shí)出現(xiàn)偏差，耽誤了最佳調(diào)整時(shí)機(jī)。

另一個(gè)原因是TOL含量超高，因?yàn)門OL在溶劑中累積，沒有及時(shí)降低溶劑比，耽誤了最佳調(diào)整時(shí)間，導(dǎo)致抽余油長時(shí)間不合格。

3.2 環(huán)丁砜腐蝕和老化問題

3.2.1概述

天津石化大芳烴裝置抽提單元抽余油產(chǎn)品出現(xiàn)連續(xù)不合格情況，抽余油純度長期低于99.30%。抽余油產(chǎn)品出現(xiàn)不合格現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)此情況后，對抽提單元工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，抽余油產(chǎn)品合格，純度一直維持在99.30%～99.40%。

3.2.2原因分析

發(fā)現(xiàn)抽余油純度連續(xù)不合格后，多次對抽提單元工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整效果不明顯。通過對SN-303中環(huán)丁砜中烴含量加樣后，發(fā)現(xiàn)SN-303中TOL含量由正常的600 μg/g上升至1 300 μg/g左右，溶劑中TOL含量上升700 μg/g，對抽余油純度造成影響。多次對C-304塔工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但效果不明顯。由此判斷C-304塔分離精度下降是造成抽余油純度不合格主要原因。

通過工藝參數(shù)變化、加樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，初步判斷原因?yàn)镃-304塔回收塔塔盤堵塞，造成C-304塔分離效果下降，以下是對C-304塔回收塔塔盤發(fā)生堵塞出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象判斷分析：

1)前期抽提單元負(fù)荷在40 t/h時(shí)，C-304塔整塔壓降為30 kPa以下。目前，抽提單元負(fù)荷39.5 t/h，C-304塔整塔壓降為40 kPa，較之前有所上升，當(dāng)抽提單元負(fù)荷提升至40 t/h時(shí)，整塔壓降超過60 kPa，塔盤出現(xiàn)堵塞是壓降上漲的主要原因。

2)對C-304塔中部循環(huán)泵(P-313)泵切泵清濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)有黑色固體狀雜質(zhì)，送至化驗(yàn)進(jìn)行灼燒，灼燒率為37%，說明黑色雜質(zhì)中有環(huán)丁砜降解物，可初步判斷系統(tǒng)中由于環(huán)丁砜降解形成固體狀雜質(zhì)，可造成C-304塔塔盤出現(xiàn)堵塞。

3)抽提單元C-304塔底溫度提升至174 ℃，SN-303中TOL含量為1 300 μg/g左右。之前抽提單元C-304塔底溫度控制在164～166 ℃，而SN-303中TOL含量都在600 μg/g以下，可以判斷C-304塔分離效果下降，造成TOL含量在SN-303環(huán)丁砜中累積。

4)通過對中部循環(huán)換熱器(E-305)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)E-305C/D兩臺(tái)換熱器殼程進(jìn)出口壓降為0.4 MPa，超出正常值較大，E-305換熱器有堵塞現(xiàn)象。

3.2.3進(jìn)一步研究及優(yōu)化方向

裝置整體生產(chǎn)平衡允許的情況下，擇機(jī)對抽提單元進(jìn)行檢修，清理塔盤堵塞情況。

在抽余油和抽出物產(chǎn)品合格的情況下，優(yōu)化工藝參數(shù)，調(diào)整溶劑比和水洗比，降低抽提汽提塔和溶劑回收塔底溫度，降低溶劑循環(huán)量，降低裝置能耗的同時(shí)，減少溶劑降解情況，避免環(huán)丁砜降解導(dǎo)致腐蝕。

優(yōu)化重整單元調(diào)整，減少抽提原料中氯含量，同時(shí)對抽提單元水冷器進(jìn)行排查，抽提單元操作壓力都為負(fù)壓或者微正壓，避免由于水冷器泄露，導(dǎo)致氯離子進(jìn)入抽提系統(tǒng)引起的氯腐蝕。

加強(qiáng)對溶劑再生塔的操作，控制再生溫度，提升再生效果，定期將再生塔底無法再生的廢環(huán)丁砜排出系統(tǒng)，保證再生質(zhì)量，防止環(huán)丁砜降解。

穩(wěn)定環(huán)丁砜樹脂脫氯系統(tǒng)的運(yùn)行，定期停用樹脂脫氯系統(tǒng)，對其進(jìn)行堿洗再生，時(shí)刻保持其活性，氯離子脫除率保持在50%以上，保證能脫出系統(tǒng)內(nèi)氯離子。

定期對容易發(fā)生腐蝕的設(shè)備及工藝管道進(jìn)行檢查，利用停車檢修的機(jī)會(huì)對其進(jìn)行改造和更換。