丁二烯損失因素分析及生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化

何雪龍

（中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海，200540）

二甲基甲酰胺（DMF）法丁二烯抽提裝置采用日本瑞翁公司的專(zhuān)利技術(shù)，以DMF為萃取溶劑，通過(guò)二級(jí)萃取精餾和二級(jí)普通精餾，從裂解C4中分離出純度高于99.5%的丁二烯產(chǎn)品，設(shè)計(jì)回收率大于97%。

萃取精餾通過(guò)加入DMF后改變了原C4組分的相對(duì)揮發(fā)度，利用其組分在溶劑中的溶解度不同，先在第一萃取精餾塔脫除比丁二烯難溶組分（丁烷、丁烯），再在第二萃取精餾塔脫除比丁二烯易溶組分（全部乙烯基乙炔和部分乙基乙炔、丁二烯-1，2、碳五），然后利用各組分的沸點(diǎn)差通過(guò)第一精餾塔脫除低沸物甲基乙炔和水，最后在第二精餾塔脫除高沸物（順丁烯-2、丁二烯-1，2、乙基乙炔、碳五）得到丁二烯產(chǎn)品。萃取劑DMF經(jīng)過(guò)處理后循環(huán)利用，蒸出的烴類(lèi)進(jìn)火炬系統(tǒng)。

生產(chǎn)過(guò)程中影響丁二烯回收率的因素較多，工藝操作控制的好壞，裝置原料的好壞將直接影響丁二烯回收率的高低，另外，設(shè)備運(yùn)行狀況、高負(fù)荷、高氣溫等因素也將對(duì)丁二烯回收率產(chǎn)生一定影響。文章著重對(duì)工藝運(yùn)行方面的影響進(jìn)行闡述。

1 丁二烯損失因素分析

依據(jù)設(shè)計(jì)物料平衡表對(duì)DMF法丁二烯抽提裝置損失丁二烯部位分布（設(shè)計(jì)值）進(jìn)行歸納，具體如圖1所示。

圖1 丁二烯主要損失部位分布

從圖1可以看出：損失丁二烯的主要部位是第一萃取精餾塔塔頂抽余碳四中夾帶丁二烯、第二汽提塔回流罐排放尾氣中夾帶丁二烯、第一精餾塔回流罐放空氣中夾帶丁二烯、第二精餾塔塔釜排放液中夾帶丁二烯和老區(qū)壓縮機(jī)密封氣夾帶損失丁二烯，以上各部位工藝運(yùn)行控制的好壞將直接影響丁二烯回收率的高低。

1.1 抽余碳四夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第一萃取精餾塔塔頂抽余碳四中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（分析位號(hào)為老區(qū)S-112D／新區(qū)S-1112），結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 抽余碳四中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

從表1可以看出：第一萃取精餾塔塔頂抽余碳四中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于設(shè)計(jì)值0.3%，說(shuō)明該部位操作控制很好，損失很小，幾乎可以忽略不計(jì)。

1.2 第二汽提塔尾氣夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第二汽提塔回流罐排放尾氣中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（分析位號(hào)為老區(qū)S-126／新區(qū)S-1126），結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 第二汽提塔尾氣中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

從表2可以看出：第二汽提塔回流罐排放尾氣中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值（11.8%），說(shuō)明該部位丁二烯損失較大，操作控制有待優(yōu)化。損失大的原因是原料中乙烯基乙炔質(zhì)量分?jǐn)?shù)長(zhǎng)期在1.2%左右，比設(shè)計(jì)值0.64%增加很多，造成排放量增大，夾帶的丁二烯也就增大。另外，從操作參數(shù)上看，丁二烯回收塔溫度低于140℃，使回收丁二烯減少，進(jìn)入汽提塔的丁二烯量增多。

1.3 第一精餾塔放空氣夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第一精餾塔回流罐放空氣中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（分析位號(hào)為老區(qū) S-132／新區(qū) S-1132），結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 第一精餾塔放空氣中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

從表3可以看出：第一精餾塔回流罐放空氣中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于設(shè)計(jì)值較多。分析該部位丁二烯損失大的原因主要是：為確保甲基乙炔在安全范圍內(nèi)，操作上過(guò)于保守，該點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)甲基乙炔為38%（0.42 MPa），離安全上限60%有較大余量，在確保安全情況下有優(yōu)化操作控制余量。

1.4 第二精餾塔塔釜液中夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（分析位號(hào)為老區(qū)S-135／新區(qū)S-1135），結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 第二精餾塔釜液中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

從表4可以看出：第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于設(shè)計(jì)值（5%），該部位丁二烯損失大的原因主要是塔釜排放量調(diào)整過(guò)于頻繁而且偏大，另外老區(qū)二萃塔進(jìn)料調(diào)整也過(guò)于頻繁而且進(jìn)料量也偏低，使一萃塔返回量過(guò)大，引起進(jìn)入后序工況物料中的順丁烯-2含量偏低，使老區(qū)第二精餾塔在同等排放量下丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高。而新區(qū)第二精餾塔由于增量改造后，塔的處理效率下降，要靠增大回流來(lái)確保產(chǎn)品質(zhì)量合格，大回流操作使新區(qū)第二精餾塔塔釜液中帶入較多丁二烯。

1.5 老區(qū)壓縮機(jī)密封氣中夾帶丁二烯

老區(qū)壓縮機(jī)密封氮?dú)庾⑷肓繛?0 m3／h，鼓風(fēng)機(jī)排出氣中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致在27%，根據(jù)計(jì)算，此處丁二烯損失每年在200 t以上。目前吸收回收效率約為40%，吸收溶劑進(jìn)料量約2 t／h，以此計(jì)算仍有年損失丁二烯120 t左右。

2 應(yīng)對(duì)措施

2.1 二萃系統(tǒng)的優(yōu)化控制

針對(duì)第二汽提塔排放尾氣中丁二烯損失大的問(wèn)題，在目前工況下（原料中乙烯基乙炔質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，目前不能控制），可優(yōu)化調(diào)整二萃系統(tǒng)（包括第二萃取精餾塔、丁二烯回收塔、第二汽提塔）的操作，即逐漸提高丁二烯回收塔塔釜溫度至142.5℃，提高丁二烯回收塔回收量，減少進(jìn)入第二汽提塔溶劑中的丁二烯總量。同時(shí)適當(dāng)增加抽余碳四稀釋氣進(jìn)第二汽提塔的量，以此來(lái)調(diào)節(jié)控制第二汽提塔回流罐排放氣中的乙烯基乙炔質(zhì)量分?jǐn)?shù)在安全范圍內(nèi)，以減少S-126／1126中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 第一精餾塔的優(yōu)化控制

首先對(duì)第一精餾塔進(jìn)行降壓操作（固定在≤0.40 MPa），這樣可以使甲基乙炔質(zhì)量分?jǐn)?shù)由設(shè)計(jì)值38%（0.42 MPa）提高到45%（0.40 MPa），可以適當(dāng)提高第一精餾塔排放氣中的甲基乙炔質(zhì)量分?jǐn)?shù)，保持在32%左右，足夠保障在安全范圍（極限值60%以下）內(nèi)運(yùn)行。這樣可使第一精餾塔排放氣中的丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到70%以下，同時(shí)根據(jù)原料中甲基乙炔的含量變化計(jì)算出排放量的增減量，并結(jié)合第一精餾塔塔頂溫度變化及時(shí)進(jìn)行微量調(diào)整，可使排放氣中的甲基乙炔和丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平穩(wěn)保持在合理區(qū)間。

2.3 第二精餾塔的優(yōu)化控制

首先要控制好萃取系統(tǒng)的操作，減少不必要的頻繁調(diào)整，依據(jù)目前新老區(qū)的實(shí)際狀況區(qū)別對(duì)待，確保老區(qū)S-115中順丁烯-2質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于2.0%，并盡可能比較平穩(wěn)地維持在2.0%～3.0%；新區(qū)則確保S-1115中順丁烯-2質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于2.0%，并盡可能比較平穩(wěn)地維持在1.8%左右。保障第二精餾塔進(jìn)料組分的相對(duì)平穩(wěn)，減少頻繁調(diào)整，從而達(dá)到第二精餾塔塔釜含量的相對(duì)平穩(wěn)，再結(jié)合各自塔釜的丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)和塔釜溫度變化趨勢(shì)進(jìn)行適時(shí)的微量調(diào)整，有效降低第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯夾帶損失。

2.4 壓縮機(jī)密封氣鼓風(fēng)機(jī)提量改造

由于壓縮機(jī)密封氣鼓風(fēng)機(jī)的排出壓力較低（0.04 MPa），使 2 t／h溶劑進(jìn)料的吸收罐在較低壓力下運(yùn)行，吸收回收效率約為40%，若提高壓縮機(jī)密封氣鼓風(fēng)機(jī)排出壓力，則可提高吸收罐的操作壓力，提高溶劑吸收丁二烯效果，降低該部位丁二烯損失。

2.5 優(yōu)化效果分析

收集2019年3月1—31日重要餾出口分析數(shù)據(jù)，見(jiàn)表5。

表5 重要餾出口丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

對(duì)比表2～5數(shù)據(jù)，從中可以看出新老區(qū)第一精餾塔回流罐放空氣中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均已有明顯下降，新老區(qū)第二汽提塔回流罐排放尾氣中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)也均已在下降，新區(qū)第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也已有較明顯的下降，老區(qū)第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)則有所上升，原因是前期老區(qū)二萃塔和第二精餾塔塔釜排放量仍調(diào)整頻繁而且調(diào)整幅度較大，隨著措施的逐漸落實(shí)，該部位的丁二烯損失完全能夠控制在5.0%以?xún)?nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工藝運(yùn)行的優(yōu)化改進(jìn)，丁二烯主要排放點(diǎn)中的丁二烯損失得到了有效控制，已取得了較為明顯的效果，第二汽提塔和第一精餾塔排出尾氣以及新區(qū)第二精餾塔排出釜液中丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均已有一定下降，隨著丁二烯回收塔溫度的提升（由140.5℃提到142.5℃）以及老區(qū)第二精餾塔等優(yōu)化措施的進(jìn)一步落實(shí)，主要排放點(diǎn)中的丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還將有所下降。