苯加氫萃取精餾裝置中萃取劑DMAC塔釜泵維檢改造

魏新軍 ， 李金友 ， 李迎春* ， 張保麗

(1.平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山 467000 ； 2.河南信基工程造價(jià)咨詢有限公司 ， 河南 鄭州 450000)

N,N-二甲基乙酰胺又稱乙酰基二甲胺(DMAC)，是一種非質(zhì)子高極性溶劑。DMAC具有沸點(diǎn)高、閃點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，廣泛用于制藥物、合成樹脂、聚丙烯腈紡絲的溶劑和萃取精餾溶劑等。DMAC的嗅覺濃度165 mg/m3，工作場(chǎng)所容許濃度≤20 mg/m3，侵入途徑為蒸氣吸入，皮膚吸收，眼和皮膚接觸。有DMAC存在的車間需要通風(fēng)，生產(chǎn)設(shè)備需要密閉，空氣中濃度高的工作場(chǎng)所應(yīng)使用防毒面具，并戴手套、穿防護(hù)服、戴護(hù)目鏡等防護(hù)用品。平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司環(huán)己醇生產(chǎn)工藝是以苯和氫氣為主要原料，經(jīng)過苯部分加氫、環(huán)己烯水合、精餾分離等工序，最終得到環(huán)己醇產(chǎn)品。其中苯加氫系統(tǒng)采用先進(jìn)的苯部分加氫工藝，苯加氫后的反應(yīng)產(chǎn)物是環(huán)己烯、環(huán)己烷、苯組成的混合物，用DMAC預(yù)熱至80～90 ℃，并用過濾器除去灰塵等異物后，經(jīng)萃取精餾塔進(jìn)行分離，所使用的萃取劑是N,N-二甲基乙酰胺，塔頂出來(lái)的是高溫輕組分環(huán)己烯、環(huán)己烷，塔底流出的是苯和DMAC。塔頂物去環(huán)己烯和環(huán)己烷分離精制系統(tǒng)，分離出的環(huán)己烷送至環(huán)己烷精制系統(tǒng)移出反應(yīng)體系，環(huán)己烯送至水合反應(yīng)系統(tǒng)；塔底物去苯回收分離塔，蒸餾出來(lái)苯返回加氫系統(tǒng)，DMAC通過塔釜泵回萃取精餾裝置繼續(xù)使用。在實(shí)際生產(chǎn)工藝中DMAC塔釜泵為一開一備，計(jì)劃?rùn)z修和泵故障維修時(shí)，由于DMAC沸點(diǎn)較高(166.1 ℃)，而低壓蒸汽溫度(140 ℃)只依靠蒸汽吹掃不能達(dá)到完全去除的目的。在泵拆檢過程就會(huì)出現(xiàn)DMAC氣味，無(wú)法滿足環(huán)保廢氣排放廠界指標(biāo)VOCs<2 mg/m3的要求。如何在原設(shè)施的基礎(chǔ)上經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行技術(shù)改造，是企業(yè)維持可持續(xù)發(fā)展急需解決的問題。

1 存在問題

環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)苯加氫裝置反應(yīng)產(chǎn)物中的苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷在分離系統(tǒng)通過萃取劑進(jìn)行萃取精餾，分離出苯、環(huán)己烷和環(huán)己烯等。其中萃取劑DMAC塔釜泵在長(zhǎng)周期運(yùn)行過程需要對(duì)塔釜泵進(jìn)行計(jì)劃維護(hù)或泵出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行檢修，此時(shí)需斷開電源、關(guān)閉管線閥門，采用低溫氮?dú)獯祾吲乓汉偷蛪赫羝祾邭堃旱惹捌跍?zhǔn)備操作，然后才能開始維檢。由于DMAC沸點(diǎn)較高，而低溫氮?dú)?80 ℃)和低壓蒸汽(140 ℃)根本無(wú)法徹底去除DMAC，極易引發(fā)維檢現(xiàn)場(chǎng)有害氣體污染；同時(shí)DMAC遇高溫水蒸氣發(fā)生水解所產(chǎn)生的醋酸(HAC)會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，二甲胺(DMA)氮化物會(huì)影響加氫催化劑和水合催化劑的活性，不僅損失了萃取劑DMAC，也增加了環(huán)境污染危害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2 技改方案及清洗工藝流程圖

本次改造將DMAC塔釜泵原有維檢處理工藝流程中的低溫氮?dú)獯祾吆偷蛪赫羝祾叱瓦^程去掉。依據(jù)DMAC與苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷互溶的原理，結(jié)合萃取精餾裝置中物料溫度和工藝路徑，首先采用塔頂高溫輕組分(苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷)進(jìn)行清洗，通過溶解去除高沸點(diǎn)的DMAC；然后再使用熱氮?dú)?105 ℃)吹掃去除泵內(nèi)低沸點(diǎn)的輕組分。此過程只需增設(shè)部分管道和控制閥門，既可滿足徹底去除DMAC要求，同時(shí)又避免了DMAC與高溫水蒸氣產(chǎn)生的水解，大大減少了萃取劑DMAC損失，以及造成的環(huán)境污染危害。

技改前后清洗工藝流程圖見圖1。

圖1 技改前后清洗工藝流程圖

3 工藝過程

采用萃取精餾方式可有效分離加氫反應(yīng)產(chǎn)物苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷等，其中分離出的苯通過塔釜泵送至苯回收塔進(jìn)一步提高純度后返回加氫反應(yīng)系統(tǒng)參與反應(yīng)；分離出的萃取劑DMAC通過塔釜泵送至萃取精餾塔循環(huán)使用。技改工藝過程是利用原有系統(tǒng)工藝路徑和物料溫度、特性，將距離萃取精餾塔塔釜泵最近的塔頂回流泵的出口配管連接加閥門控制，將塔頂高溫輕組分環(huán)己烯、環(huán)己烷等引入DMAC塔釜泵進(jìn)行清洗置換，溶解所維檢泵內(nèi)的DMAC；最后用萃取精餾塔塔釜泵入口上的熱氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，以除去殘留的輕質(zhì)油環(huán)己烯、環(huán)己烷等。該塔釜泵清洗維檢工藝方案可充分利用有效空間，減少管道布設(shè)距離和控制閥門使用數(shù)量，節(jié)省技改資金，有利于在原有系統(tǒng)工藝路徑上匹配連接。

具體技術(shù)改造路徑為萃取精餾塔塔釜泵入口分別連接三通，其中一路與精餾塔回流泵最小回流閥相連，另一路熱氮?dú)夤苈放涔芟噙B，精餾塔塔釜泵出口配管與輕質(zhì)油儲(chǔ)罐集管相連；當(dāng)DMAC塔釜泵計(jì)劃維檢或故障檢修時(shí)，首先切斷電源，關(guān)閉管道閥門，待排液完畢后，依次打開精餾塔回流泵最小回流閥，利用回流泵的高溫輕組分清洗、溶解置換塔釜泵中的DMAC，并調(diào)節(jié)塔釜泵出口去往輕質(zhì)油儲(chǔ)罐管道的閥門開度來(lái)控制去除DMAC所用輕組分的流量，清洗、溶解置換運(yùn)行20 min后取樣分析DMAC含量，當(dāng)未檢出DMAC時(shí)，關(guān)閉回流泵最小回流閥；然后打開熱氮?dú)馊ネ萌肟陂y門，同時(shí)開啟塔釜泵出口去往輕質(zhì)油儲(chǔ)罐管道的閥門，并調(diào)節(jié)塔釜泵出口去往輕質(zhì)油儲(chǔ)罐管道的閥門開度，控制吹掃熱氮?dú)獬惋L(fēng)量，吹掃運(yùn)行30 min后取樣分析輕組分含量，當(dāng)無(wú)輕組分檢出時(shí)結(jié)束吹掃操作，此時(shí)可交付維檢。通過上述維檢，消除了維檢時(shí)出現(xiàn)的DMAC氣味和對(duì)人員的危害，避免了DMAC的水解和氮化物對(duì)水合催化劑的影響，減少了DMAC損失。

4 結(jié)論

在原生產(chǎn)裝置和公用工程設(shè)施的基礎(chǔ)上，增設(shè)部分管道和控制閥門，合理地利用精餾塔頂高溫輕組分對(duì)塔釜泵中的DMAC進(jìn)行清洗和溶出，然后用熱氮?dú)獯祾叱鰵埩舻妮p組分，充分發(fā)揮了生產(chǎn)系統(tǒng)中可用資源的效率，達(dá)到了技改的預(yù)期目標(biāo)。萃取精餾塔DMAC塔釜泵維檢清洗技術(shù)改造實(shí)施后，新清洗工藝進(jìn)行維檢現(xiàn)場(chǎng)DMAC刺鼻氣味完全消除，DMAC未檢出，從源頭上控制了DMAC進(jìn)入廢水系統(tǒng)，有效減少了萃取劑DMAC的損失，保障了苯加氫裝置的安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。