環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝在煉化苯抽提裝置的運用

張文佳，王斐

(中國石油天然氣有限公司玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 酒泉 735000)

0 引言

某石油化工企業(yè)的苯抽提裝置是催化重整裝置重要的配套設(shè)施，在實際生產(chǎn)過程中利用抽提蒸餾工藝技術(shù)，保障苯產(chǎn)品的高附加值。利用這一裝置，可以提升重整穩(wěn)定汽油的辛烷值，有利于保障苯產(chǎn)品的質(zhì)量，同時控制能耗在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。本文結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)分析了環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝在煉化苯抽提裝置的運用，分析裝置運行中的問題并采取處理措施，順利完成生產(chǎn)任務(wù)。

1 裝置概況

裝置利用抽提蒸餾工藝，并且利用環(huán)丁砜作為助溶劑，溶劑對原料組分的揮發(fā)度將會產(chǎn)生不同的影響，利用萃取蒸餾措施可以分離芳烴和非芳烴。抽提蒸餾工藝包括預(yù)分餾和抽提分餾以及溶劑回收、白土精制等環(huán)節(jié)。

汽油首先進入到脫C5塔中，將C5-餾分切除之后再進入到C6塔中，在塔頂獲取抽提原料C6餾分，在塔底獲取C7+餾分。經(jīng)過緩沖和預(yù)熱之后，C6餾分被引入抽提蒸餾塔的中部，在塔頂引入循環(huán)溶劑之后，C6餾分在塔內(nèi)和循環(huán)溶劑接觸之后將會產(chǎn)生氣液兩相，通過萃取精餾之后，在塔頂獲取抽余油，在塔底獲取高純富溶劑，富溶劑進入到溶劑回收塔中，通過減壓處理之后可以在塔頂獲得高純度苯，循環(huán)使用塔底溶劑，在再生系統(tǒng)中引入少量的溶劑，經(jīng)過減壓再生，可以保障溶劑質(zhì)量，塔頂?shù)谋竭M入到白土罐，將微量的烯烴脫除之后，即可獲得苯產(chǎn)品[1]，流程如圖1所示。

2 工業(yè)應(yīng)用情況

2.1 原料組成

因為穩(wěn)定汽油僅包含4.95%的苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不符合設(shè)計值，導(dǎo)致C6餾分的苯含量也不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在實際生產(chǎn)過程中，需要增加苯的返回量。因此，調(diào)節(jié)苯含量，為了提高操作過程的穩(wěn)定性，提高抽提進料的苯含量，導(dǎo)致抽提蒸餾的負荷率也因此增加。

2.2 物料平衡

因為設(shè)計的重整精制油初餾點比較高，根據(jù)85 ℃進行控制，利用苯抽提裝置，控制初餾點在65～70 ℃，在物料平衡過程中，C5餾分收率超過了設(shè)計值，因為原料性質(zhì)具有較大的差異性，將會降低重整汽油中的苯含量，但非芳烴和苯的收率在設(shè)計值范圍內(nèi)。如果裝置進出物料加工損失比較小，說明裝置保持良好的運行情況[2]。

2.3 主要運行條件

保障各個操作參數(shù)處于設(shè)計指標(biāo)范圍內(nèi)，因為氮氣管網(wǎng)的壓力比較低，而且具有較大的波動，為了穩(wěn)定性的操作脫C5塔，有效降低壓強，同時降低了塔底溫度和塔頂溫度。抽提蒸餾塔的進料苯含量較高，因此塔底溫度較低；溶劑回收塔塔板溫差比較小，有利于保障分離效果。白土在反應(yīng)初期具有較高的活性，為了避免發(fā)生過度反應(yīng)，需要降低白土罐的溫度在147 ℃范圍內(nèi)，從而保障苯產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，需要保障所有設(shè)備運行的正常性，提高操作參數(shù)的平穩(wěn)性，有利于保障工業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，提高整體控制方案的可靠性。

2.4 產(chǎn)品性質(zhì)

C5餾分和C7+重餾分以及非芳烴苯含量較低，有利于保障裝置的苯回收率超過99%，從而滿足設(shè)計要求，保障苯產(chǎn)品的純度在99.9%以上，其余的指標(biāo)可以達到設(shè)計指標(biāo)，有利于保障產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.5 裝置能耗

如果裝置循環(huán)水單耗和蒸汽單耗都小于設(shè)計指標(biāo)，因為在蒸汽管線中很容易存水，抽真空的效果將會因此受到影響，在生產(chǎn)過程中需要開展低點排凝，保障單耗高于設(shè)計值。原料苯含量比較低，需要返回苯進行混兌，提高苯含量穩(wěn)定性，而且利用原料緩沖罐的備用泵全量返回，通過均勻性的混合，因為整體加工負荷比較低，保障電單耗高于設(shè)計指標(biāo)，最終裝置能耗低于設(shè)計值，說明裝置保持良好的運行情況[3]。

3 分析存在的問題和建議

3.1 苯產(chǎn)品質(zhì)量問題

在工作初期，苯產(chǎn)品的純度為99.99%，產(chǎn)品的質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。在實際生產(chǎn)過程中，裝置很容易出現(xiàn)問題，降低了苯產(chǎn)品的純度，同時會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，需要經(jīng)過分析整改解決問題。

(1)在重整裝置中引入1.0 MPa的蒸汽，如果管線比較長，或者整體用氣量比較小，將會引發(fā)管線帶水問題，影響到溶劑回收塔的真空度，從而降低苯產(chǎn)品的質(zhì)量，在雨天或者突然降低氣溫之后，將會產(chǎn)生更加明顯的現(xiàn)象?？梢詫⑹杷靼惭b到蒸汽管線的低點，可以發(fā)揮出切水作用，有利于降低溶劑回收塔真空度的波動性。

(2)原料苯含量低和裝置負荷較低，如果苯產(chǎn)品流量只是達到0.5 t/h左右，再加上白土加熱器具有較小的調(diào)節(jié)余度，將會影響到白土精制反應(yīng)溫度的穩(wěn)定性，甚至?xí)?dǎo)致溫度較高。精制苯經(jīng)過白土表面之后，將會引發(fā)微量烯烴產(chǎn)生迭合反應(yīng)，提高白土操作溫度之后，或者流量比較低，將會引發(fā)低空速問題，提高反應(yīng)速度，產(chǎn)生重組分，造成苯產(chǎn)品的質(zhì)量比較低。針對這一問題，可以結(jié)合實際情況合理調(diào)整換熱器的跨線開度，這樣白土的溫度將會因此降低，通過增加調(diào)節(jié)的余度，有利于保障白土精制反應(yīng)的穩(wěn)定性。

(3)如果裝置操作具有較大的波動，而且苯產(chǎn)品純度不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以利用白土系統(tǒng)，避免產(chǎn)生重芳烴，否則將會導(dǎo)致系統(tǒng)被污染。

3.2 溶劑再生系統(tǒng)問題

利用溶劑再生系統(tǒng)的過程中，冷卻溶劑再生冷凝器之后，將會大幅度地改變溫度，溫度超過80 ℃之后，將會引發(fā)再生系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)。高真空操作溶劑再生系統(tǒng)的過程中，在負壓狀態(tài)中溶劑再生罐超過176 ℃，再生溶劑將會進入到溶劑再生冷凝器中，根據(jù)統(tǒng)一設(shè)計要求在再生冷凝器中全部冷凝處理再生溶劑，并且通過冷卻溫度達到50 ℃之后，在再生冷凝器中利用液相再生溶劑將會發(fā)揮出液封作用，再進入到再生溶劑凝液罐中。在實際工作中，如果液相高速的流出，將會破壞液封，一些再生溶劑還會流出冷凝器，因此降低真空度，同時會提高再生冷凝器的溫度。經(jīng)過合理改造，可以將閥門設(shè)置在再生冷凝器的出口管線上，這樣有利于控制再生溶劑的流速，同時可以在再生冷凝器中形成氣液兩相。利用上述措施，可以控制再生溶劑冷后溫度在50 ℃左右，同時可以保障溶劑再生系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性[4]。

3.3 溶劑酸化和分析

在苯抽提裝置中利用環(huán)丁砜和助溶劑的復(fù)合溶劑，并且可以循環(huán)利用。助溶劑的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性比較高，在實際操作過程中不會產(chǎn)生變化。循環(huán)使用環(huán)丁砜之后，將會引發(fā)環(huán)丁砜產(chǎn)生降解和酸化等情況，導(dǎo)致溶劑系統(tǒng)不斷劣化。出現(xiàn)上述問題是因為活性氧混入到系統(tǒng)中。因此在開工之前，需要檢查系統(tǒng)的氣密性，并且需要開展抽真空試驗，保障結(jié)果符合相關(guān)要求之后再正式開工，通過正常性的操作系統(tǒng)，保障溶劑的質(zhì)量。在開工幾個月之后，如果溶劑系統(tǒng)如果產(chǎn)生酸化問題，將會降低pH值，而且會形成深褐色的溶劑，其中包含較高含量的雜質(zhì)，導(dǎo)致泵隔離套發(fā)生泄漏問題。利用溶劑再生系統(tǒng)之后，可以保障溶劑的質(zhì)量，顏色逐漸變淺，同時解決了貧溶劑泵的泄漏問題。此外，需要做好系統(tǒng)隔氧工作，并且需要保障氧封的正常性，有利于提高溶劑質(zhì)量。

3.4 溶劑品質(zhì)控制措施

溶劑品質(zhì)降低的原因比較多，例如因為游離氧的影響。環(huán)丁砜和游離活性氧之間很容易產(chǎn)生氧化反應(yīng)，并且在有氧狀態(tài)中，在正常操作溫度下可以加快環(huán)丁砜分解速度，產(chǎn)生裝置游離氧，一方面是因為系統(tǒng)真空系統(tǒng)存在漏點，導(dǎo)致空氣進入到抽提系統(tǒng)中；另一方面是因為抽提進料中存在溶解氧，或者是因為抽提用的水中包含溶解氧。在裝置檢修過程中，氣密和真空符合相關(guān)試驗要求，而且在正常運行中沒有投用真空泵系統(tǒng)，同時可以保障溶劑回收塔壓力的穩(wěn)定性，或者系統(tǒng)具有良好的氣密性。如果溶劑變差，可以確定是因為氣密性問題引發(fā)的。

水也會影響到溶劑。抽提系統(tǒng)的容積中包含一些水，一方面可以降低溶劑回收溫度，另一方面可以降低溶劑凝點，在抽提過程中水發(fā)揮著助劑的作用。而水也會影響到溶劑品質(zhì)，如果含水量比較高，發(fā)生水解反應(yīng)之后將會產(chǎn)生磺酸，因此降低溶劑質(zhì)量，同時會降低pH值，溶劑質(zhì)量也會因此受到影響。而且溶劑具有較高的含水量，還會降低溶劑溶解芳烴能力，抽余油產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，還會引發(fā)芳烴損失。

操作溫度也會影響到溶劑質(zhì)量。環(huán)丁砜具有良好的穩(wěn)定性，但是溫度超過180 ℃將會產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象，不斷提高溫度之后將會加快分解速度。在實際生產(chǎn)過程中，沒有完善操作溶劑噪聲管，因為液位計堵塞問題影響到液位穩(wěn)定性，不利于精確判斷真實的液位，乳溝加熱盤管局部比較熱，將會熱分解溶劑。

(1)嚴(yán)格控制氧進入系統(tǒng)。抽提裝置在運行初期主要是利用透明凝結(jié)水，整體氧含量比較高，這是因為重整單元壓縮機機組凝汽器過冷度比較大。因為壓縮機凝氣壓力是重要的參數(shù)，不能隨意調(diào)整，因此在檢修過程中可以更換改造管線，并且可以排查負壓系統(tǒng)的閥門和導(dǎo)淋等，避免在抽提系統(tǒng)中引入活性氧。

(2)控制操作溫度。如果抽提負荷不變，需要維持塔底溫度的穩(wěn)定性。全面監(jiān)控溶劑系統(tǒng)，如果溶劑再生罐液位發(fā)生失靈問題，可以利用再生罐進料分支沖洗液位計的管線，并且制定科學(xué)的操作方案，合理控制沖洗的頻率，提高液位計指示的精準(zhǔn)性。操作人員要注意關(guān)注罐體的溫度，因此確定液位，避免因為假液位影響到實際生產(chǎn)，保障再生罐操作過程的可控性。

(3)控制氯離子。通過分析抽提原料油和貧溶劑以及水包水，發(fā)現(xiàn)抽提原料的氯質(zhì)量濃度較低，而且溶劑系統(tǒng)和汽提水中包含一定的氯。在更換脫氯劑之后，穩(wěn)定抽提原料油氯質(zhì)量濃度在0.5 mg/L范圍內(nèi)。為了降低系統(tǒng)氯離子質(zhì)量濃度，可以通過降低抽提用水氯含量濃度。抽提裝置在生產(chǎn)過程中，采出抽余油和混合芳烴產(chǎn)品之后，將會慢慢降低溶劑中的水。因為產(chǎn)品水含量較低，那么將會緩慢下降抽提溶劑中的水含量，因此補水操作頻率也相對較低。在利用抽提裝置的過程中，采出抽余油和混合芳烴產(chǎn)品之后，將會緩慢降低溶劑中的水分。工作人員需要定期向溶劑回收塔的回流罐中補水，并且在汽提發(fā)生器的殼程排水，利用這種操作方式可以高速置換系統(tǒng)水循環(huán)，避免在系統(tǒng)中富集氯。

(4)凈化溶劑質(zhì)量。溶劑中包含較多的機械雜質(zhì)，在進料和貧溶劑換熱器部位設(shè)置溶劑過濾器，并且要定時切換，因此提高溶劑質(zhì)量。此外，需要定期更換貧溶劑循環(huán)泵等關(guān)鍵機泵，避免在溶劑中累積懸浮雜質(zhì)。利用上述措施，有利于改善溶劑品質(zhì)。例如某裝置運行一年，在大檢修之前保留溶劑樣品，顏色非常深，當(dāng)前裝置產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動，在大檢修中發(fā)現(xiàn)進料換熱器管程和氣體蒸汽發(fā)生器管程以及溶劑再生罐蒸汽加熱盤部位存在很多的深色溶劑聚合物，產(chǎn)生嚴(yán)重的溶劑劣化程度。技術(shù)人員為了改變這一問題，制定了科學(xué)的生產(chǎn)方案，明顯改善了溶劑質(zhì)量，溶劑樣品的顏色也越來越淺，顯著提高了溶劑質(zhì)量，可以保障抽提裝置運行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝在煉化苯抽提裝置的運用，在實際工作中需要加強控制裝置中的氯含量，避免環(huán)丁砜發(fā)生降解和酸化等問題。此外，在白土精制過程中，需要保障白土催化的活性，注意控制首次投用溫度在130 ℃范圍內(nèi)，避免因為過度反應(yīng)而降低苯產(chǎn)品的質(zhì)量。