芳烴抽提裝置問題分析及優(yōu)化措施

【摘?要】芳烴抽提裝置的抽提蒸餾塔作為整個裝置的核心工藝，其運行狀態(tài)直接影響抽余油和苯產(chǎn)品質(zhì)量，其液-液抽提的特殊性和環(huán)丁砜溶劑的易劣化的特點給生產(chǎn)操作帶來較大的難度。通過采取提高原料中芳烴組分、降低烯烴組分含量，降低抽提蒸餾塔熱負荷及溶劑質(zhì)量比等措施后，裝置實現(xiàn)平穩(wěn)操作，產(chǎn)品可滿足石油苯545的質(zhì)量要求。

【關(guān)鍵詞】芳烴抽提;裝置問題

引言

近年來重芳烴裝置一直遭受原料產(chǎn)生結(jié)焦物在預(yù)熱器和填料塔內(nèi)聚集，影響脫輕塔分離效果的困擾。裝置產(chǎn)能，能耗成本，經(jīng)濟效益等均受到較大影響。因此盡快查清原料結(jié)焦的原因，找到解決問題的有效方法，對裝置的平穩(wěn)正常運行具有重要意義。

1芳烴抽提裝置問題的影響

1.1對精餾塔的影響

裝置運行3年左右脫輕塔的精餾分離效果就會急劇下降，塔的處理能力，產(chǎn)品收率，產(chǎn)品質(zhì)量均受到較大影響。造成這種現(xiàn)象的原因主要有兩個：一是在精餾塔進料口位置的分布器的一級槽內(nèi)基本被結(jié)焦物質(zhì)覆蓋，分布槽下方的布液孔無法正常漏液，液體充滿一級槽后從上沿溢出，無法進入二級槽進行有效分布，大大降低了分布效果。二是雜質(zhì)充滿了填料孔隙，覆蓋在填料層表面，使液體不能按照填料波紋方向進行膜狀流動，在填料層上表面就開始大量溝流、偏流等徑向流動，剛剛經(jīng)過分布器分布良好的狀況迅速惡化。初始分布就嚴(yán)重不均勻，會導(dǎo)致放大效應(yīng)迅速增加，進而導(dǎo)致整段填料層幾乎失效，分離能力下降。另外，局部填料層堵塞嚴(yán)重會導(dǎo)致精餾塔填料比表面積降低，壓降增大等，這些不利因素都會嚴(yán)重降低精餾塔的分離能力。

1.2對原料預(yù)熱器的影響

原料在預(yù)熱器內(nèi)發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象后，預(yù)熱器的換熱效果會大大下降。首先反映在進料溫度無法達到控制要求，長期低于指標(biāo)下限。影響精餾塔泡點進料，降低精餾分離效果。其次在結(jié)焦情況比較嚴(yán)重時，還會造成預(yù)熱器管程部分換熱管堵死，無法滿足流量要求。

1.3結(jié)焦物成分分析

我們分別在幾處代表性的提取結(jié)焦物質(zhì)送交科研單位進行分析化驗，得到的結(jié)論是主要成分為脂肪族烴類樹脂、聚酰亞胺樹脂的混合物。取樣進行灼燒后仍有殘留物，說明樣品中基本為有機物，含有少量無機物。而其中鐵元素含量又很低，可以判定灼燒后的殘留物質(zhì)不是設(shè)備腐蝕產(chǎn)生的鐵銹。

2芳烴抽提裝置問題的原因

2.1抽提塔進料管線振動原因分析

物料管線振動斱式是一種典型的機械振動，造成管線振動的原因有很多，一般分為以下6種類型：1）管線內(nèi)部液體流動狀態(tài)忽然發(fā)生變化，液體內(nèi)部壓力不均勻，局部出現(xiàn)液壓沖擊，導(dǎo)致管線發(fā)生振動;2）管線內(nèi)液體經(jīng)過節(jié)流閥，液流中某點壓力低于其飽和分壓導(dǎo)致原來溶于液體中的氣體分離出來，出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，導(dǎo)致管線發(fā)生振動;3）管線內(nèi)液相壓力過高、流速超過管線設(shè)計值，支撐強度不夠，導(dǎo)致管線發(fā)生振動;4）由于增壓設(shè)備，如泵和壓縮機出現(xiàn)不平衡運動或喘振現(xiàn)象發(fā)生異常振動，導(dǎo)致附屬管線同步發(fā)生的振動現(xiàn)象;5）管道系統(tǒng)根據(jù)配置情冴，現(xiàn)場實際支撐的構(gòu)件也具有一定的振動頻率，當(dāng)管線的微小振動與支撐構(gòu)件的振動頻率相近時，便會發(fā)生管線振動增強的現(xiàn)象;6）當(dāng)管線內(nèi)部介質(zhì)出現(xiàn)氣液兩相流動時，管線內(nèi)液體的流動形式可能出現(xiàn)異常，導(dǎo)致管線發(fā)生振動。

2.2抽提塔壓差異常波動原因分析

經(jīng)過分析作者認(rèn)為造成抽提塔壓差異常波動的原因有以下4個主要因素：

2.2.1溶劑質(zhì)量的影響

在抽提蒸餾工藝中，對溶劑的性能要求較為嚴(yán)栺，其良好的熱穩(wěn)定性、高選擇性、強抗發(fā)泡性能均是T-100溶劑的特性。但該溶劑在220℃會緩慢地?zé)岱纸獬啥趸蚝投《?，其中丁二烯在高溫下能夠聚合生成不飽和聚合物，二氧化硫會造成設(shè)備腐蝕;而溶劑中的雜質(zhì)環(huán)丁烯砜在100～130℃即可分解生成二氧化硫和丁二烯，在微量氧的存在下，環(huán)丁砜也存在分解的情冴，同時由于脫重系統(tǒng)易將T-100溶劑中的抗氧劑和抗阻聚劑脫除，所以在長周期運行時間下，溶劑質(zhì)量逐漸劣化，導(dǎo)致抽提效果變差，同時塔板聚合加重。

2.2.2C5體積分?jǐn)?shù)的影響

液體的表面張力越小越容易產(chǎn)生氣泡，在有環(huán)丁砜溶劑的萃取作用下，芳烴和非芳組分在液體的內(nèi)部和表面分層，液體表層為具有較高活度系數(shù)和較低表面張力的輕烴。當(dāng)C5、C6等輕烴被蒸出時，這就使液體具有了較低的表面張力，使產(chǎn)生的泡沫體積變大、留存時間增加，當(dāng)情冴持續(xù)惡化到嚴(yán)重程度時，就會導(dǎo)致整個塔盤發(fā)生劇烈的發(fā)泡現(xiàn)象，尤其體現(xiàn)在抽提塔的中上部最為嚴(yán)重。

2.2.3塔盤堵塞

由于環(huán)丁砜分解生成的丁二烯在高溫下聚合，幵在塔盤上積累，有可能導(dǎo)致塔盤浮閥空隙變小，流通量下降，抗擾動能力變?nèi)?，同時由于裂解汽油中含有一定量的膠質(zhì)，膠質(zhì)可溶解于芳烴和環(huán)丁砜之中，卻不溶于鏈烴，但膠質(zhì)沸點高不易蒸發(fā)，所以膠質(zhì)會隨著環(huán)丁砜溶劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)幵積累，當(dāng)?shù)竭_一定濃度后，膠質(zhì)便會析出幵附著在浮閥上，使浮閥粘住，無法彈起，導(dǎo)致塔盤上氣液兩相無法迚行傳質(zhì)傳熱，造成塔壓差波動。當(dāng)塔釜壓力繼續(xù)升高，壓力大于膠質(zhì)對浮閥的黏合力時，浮閥再次彈起，如此周而復(fù)始，造成塔內(nèi)壓差劇烈波動、抽提塔操作紊亂。

2.2.4塔盤元件損壞

浮閥損壞：浮閥塔在實際運行時，由于浮閥安裝質(zhì)量未達到相兲要求或經(jīng)沖擊磨損，經(jīng)常出現(xiàn)浮閥脫落現(xiàn)象，如果浮閥脫落量較大，使塔板上氣液相不能充分接觸，導(dǎo)致氣體通過篩孔的氣速過高，使氣液接觸局部呈噴射狀冴，霧沫夾帶量增大，同時氣體通過浮閥孔的氣速相對較低會使泄漏量增加。

3采取的優(yōu)化措施

3.1抽提塔進料管線振動

降低原料換熱溫度至102℃后，無論是水平管線還是豎直管線，罐內(nèi)流體的流動狀態(tài)均為穩(wěn)定的分層流，不會出現(xiàn)由于物流沖擊而導(dǎo)致的管線振動，按照此斱案迚行調(diào)整后，目前已成功消除管線振動，保證了裝置的安全運行。

3.2抽提塔壓差波動

由于抽提塔壓差波動是由溶劑質(zhì)量下降、原料中C5含量過高、塔盤堵塞和塔盤元件損壞多個因素共同造成的。由于目前該裝置不具備檢修條件，所以目前塔內(nèi)件的問題，無法徹底解決，只能在2021年大檢修時迚行處理。但是針對目前工冴，制定了相應(yīng)的處理辦法：1）上游汽油加氫裝置減小C5體積分?jǐn)?shù)至0.5%，減小輕組分造成的發(fā)泡現(xiàn)象。2）將抽提塔頂抽余油產(chǎn)品質(zhì)量最敏感的15層塔板溫度由116℃降低到112℃，降低抽提塔整體溫度，降低環(huán)丁砜溶劑的活性，提高選擇性，確保即使有多層塔盤失效的前提下，也能將抽余油中的苯完全萃取出來。3）補充一定量的新鮮溶劑，同時控制溶劑比在5：1，確保萃取效果。4）穩(wěn)定抽提塔釜溫度在154～155℃之間，控制溫度波動在1℃之內(nèi)，杜絕對加熱閥門調(diào)整過大過快，保持塔釜蒸汽量穩(wěn)定，減少對塔盤的沖擊，確保塔內(nèi)件處于一個穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

結(jié)束語

抽提蒸餾塔作為芳烴裝置的關(guān)鍵核心流程，其運轉(zhuǎn)情冴直接影響芳烴裝置的整體運行情冴。通過采取提高原料中芳烴組分、降低烯烴組分含量，降低抽提蒸餾塔熱負荷及溶劑質(zhì)量比，等措施后，裝置實現(xiàn)穩(wěn)定操作，產(chǎn)品可滿足石油苯545的質(zhì)量要求。

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作者簡介：

張興茂，專業(yè)：石油加工與工藝，大專，技師。

（作者單位：蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院）