丁二烯裝置脫輕塔操作的影響因素分析

摘 要：文章從原料、公用工程、設(shè)備和操作條件四個方面分析了影響丁二烯抽提裝置中的丁二烯脫輕塔控制的影響因素，并提出了相應(yīng)的解決方法。對普通精餾塔的生產(chǎn)控制有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：塔頂壓力；塔釜溫度；丙炔

1 概述

在NMP法丁二烯的生產(chǎn)過程中，脫輕塔是確保丁二烯產(chǎn)品質(zhì)量一個十分重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。它除了具有提高丁二烯濃度、脫除粗丁二烯中的丙炔外，還能有效的脫除粗丁二烯中的水、阻止丁二烯聚合物進(jìn)入丁二烯精餾塔的作用。作為普通精餾塔，脫輕塔的操作相對比較容易，但本裝置丁二烯脫輕塔生產(chǎn)控制中由于受到原料組成、公用工程、設(shè)備問題和操作方式等因素的影響，在生產(chǎn)過程出現(xiàn)了一些問題，極大的影響了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。在此，就脫輕塔在生產(chǎn)控制上存在的一些問題，以及本裝置所采取的應(yīng)對措施加以論述。圖1是工藝流程簡圖。

圖1

2 影響丁二烯脫輕塔操作的因素

2.1 原料組成

石油烴蒸汽裂解是生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁二烯等的重要方法，在分離乙烯和丙烯的同時，分離出裂解C4餾分，其中含有大量的丁二烯，是目前生產(chǎn)丁二烯的主要原料，而由C4餾分分離丁二烯則是目前生產(chǎn)丁二烯的主要方法，當(dāng)前世界絕大多數(shù)丁二烯產(chǎn)品是用這一方法生產(chǎn)的。由于C4餾分中各組分的沸點(diǎn)比較接近，需采用萃取精餾方可將丁二烯分離出來，由于裝置生產(chǎn)所使用的原料采用上游裂解制乙烯裝置，這就造成了原料組成不夠穩(wěn)定，原料組成對生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

2.1.1 丁二烯含量。導(dǎo)致原料中丁二烯含量高的原因一是裂解來的C4混合中丁二烯含量過高。其次，裝置開工過程中的不合格產(chǎn)品返料和裝置運(yùn)行過程中不合格產(chǎn)品的返料也會造成原料中丁二烯濃度增加。由于丁二烯濃度較高，萃取溶劑的配比需要頻繁地進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)溶劑比較低時，就會造成塔頂采出的抽余液質(zhì)量不合格，導(dǎo)致一定量的丁二烯損失。當(dāng)溶劑比較高時，又會造成一定量的抽余液進(jìn)入塔釜并隨著粗丁二烯經(jīng)過后洗塔，再進(jìn)入脫輕塔，進(jìn)入脫輕塔的物料組成的變化將會導(dǎo)致丁二烯脫輕塔各塔盤上物料分布出現(xiàn)差異，直接造成塔內(nèi)的塔板上溫度分配不均、塔頂?shù)呐欧帕吭黾樱罱K影響丁二烯產(chǎn)品的收率。

2.1.2 EA、VA含量。原料中的EA（乙基乙炔）、VA（乙烯基乙炔）含量過高將會超過炔烴洗滌塔的承受能力，這樣不可避免地造成脫輕塔中EA、VA含量超標(biāo)。為了保證丁二烯產(chǎn)品的質(zhì)量，脫輕塔將增大排放量來降低粗丁二烯中的EA、VA，使得丁二烯大量損失。

2.1.3 丙炔含量。原料中丙炔含量一直以來都是關(guān)注的指標(biāo)，這是影響丁二烯脫輕塔穩(wěn)定操作的主要因素。丙炔含量過高，會造成塔頂壓力升高、塔頂排放量增加，使排放物料中夾帶的丁二烯量增加。此外，由于丙炔在濃度過高的時具有分解爆炸的危險，因此，為了保證安全，脫輕塔頂丙炔濃度必須控制在45%以下，因而需要一定量的丁二烯來保證丙炔濃度在安全范圍內(nèi)。這也會導(dǎo)致丁二烯損失增加。

2.2 公用工程

丁二烯裝置所使用的蒸汽、循環(huán)水來自公用工程，所以會出現(xiàn)蒸汽壓力波動較大、循環(huán)水溫度較高、壓力偏低的問題，這些問題將會造成塔頂冷凝器冷卻效果的降低，使塔頂壓力難以控制。

2.3 設(shè)備缺陷

設(shè)備問題集中表現(xiàn)為塔頂冷凝器的堵塞和塔釜再沸器的堵塞以及塔釜過濾器的堵塞。塔頂冷凝器的堵塞造成冷卻效果的降低，塔頂壓力難以控制，塔頂排放量增加。而塔釜再沸器的堵塞將導(dǎo)致塔釜溫度難以保證，造成塔釜產(chǎn)品質(zhì)量的不合格。塔釜過濾器堵塞，導(dǎo)致塔釜產(chǎn)品采不出去，塔釜液位迅速上升，嚴(yán)重時發(fā)生液泛，塔壓無法控制，必須通過加大塔頂排放來控制塔壓。此外，由于塔內(nèi)不可避免的會產(chǎn)生丁二烯聚合物，堵塞塔板，破壞塔的正常操作。

2.4 操作條件影響所涉及的有以下幾點(diǎn)

2.4.1 丁二烯聚合物的產(chǎn)生。由于阻聚劑加入量的不足以及設(shè)備泄漏將造成丁二烯發(fā)生聚合問題。隨著丁二烯聚合物的增加，將會出現(xiàn)塔盤的堵塞問題，并影響脫輕塔的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時將會造成脫輕塔無法運(yùn)行而被迫停工處理。

2.4.2 塔釜加熱溫度的波動。加熱溫度的波動是由于蒸汽凝液的循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)控制問題。丁二烯裝置中，中壓蒸汽、低壓蒸汽、熱水和凝液構(gòu)成一個閉合的循環(huán)系統(tǒng)，脫輕塔中所使用的熱水，由于操作不當(dāng)會使熱水溫度的波動范圍在95～103℃之間。隨著塔釜溫度的不斷變化，塔頂和塔釜的物料組成分布不均，將會造成產(chǎn)品質(zhì)量的不合格。凝液泵的汽蝕會造成蒸汽循環(huán)系統(tǒng)的紊亂，熱水流量波動，導(dǎo)致脫輕塔塔釜溫度難以控制，影響塔系的正常操作。

2.4.3 塔頂壓力的升高。塔釜溫度的變化是造成塔頂壓力升高的重要原因，但塔頂冷凝器的冷卻效果是導(dǎo)致塔頂壓力難以控制的關(guān)鍵。因?yàn)槎《┟撦p塔塔頂壓力只能通過塔頂?shù)臏囟群脱h(huán)水的冷卻效果、塔釜加熱量的大小，以及塔頂排放量的大小來控制。所以在運(yùn)行過程中，某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響塔頂壓力的變化。另外，由于塔頂丙炔排放至低壓火炬，與洗炔塔C4炔烴共用一條排放線，為此低壓火炬系統(tǒng)的背壓問題及C4炔烴排放量也是影響塔頂壓力的原因。

3 解決措施

3.1 對于原料，存在組成波動的問題不可避免，所以只能通過自身的調(diào)節(jié)來加以適應(yīng)。因此要及時對原料進(jìn)行分析，及早掌握原料中丁二烯含量的變化情況，及時對主洗塔的溶劑比進(jìn)行調(diào)整。而對于裝置停車或生產(chǎn)過程中不合格產(chǎn)品的返料問題，為了防止原料組成波動過大，應(yīng)本著專罐專用：即正在使用的物料不能進(jìn)行不合格產(chǎn)品的返料儲存。同時，在開車過程中，不合格的丁二烯要與抽余液同時進(jìn)行原料罐的返料。另外，在溶劑比的調(diào)整中，溶劑量的大小不僅要看丁二烯含量的高低，還要考慮其他易溶解組分的含量，以確保所控制的溶劑比能夠滿足正常生產(chǎn)的需求。

3.2 通過幾年來的生產(chǎn)現(xiàn)狀得知，原料中的丙炔含量都比設(shè)計(jì)值要高出較多，為此，在生產(chǎn)中針對脫輕塔的各項(xiàng)操作參數(shù)都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)正常生產(chǎn)的需求。為了解決公用工程缺陷，公司針對循環(huán)水溫度高，壓力不足等問題，給丁二烯裝置單獨(dú)使用一套機(jī)泵進(jìn)行循環(huán)水的輸送，通過風(fēng)機(jī)運(yùn)行時間和運(yùn)行臺數(shù)的控制，確保進(jìn)入裝置的循環(huán)水壓力在0.3-0.5MPa范圍內(nèi)，循環(huán)水的溫度控制在10-28℃之間。同時，將過去的冷凝器與其他換熱設(shè)備的串聯(lián)連接改為如今的并聯(lián)使用，使冷凝器的換熱效果有了一定的改善。

3.3 要解決丁二烯脫輕塔生產(chǎn)波動的問題關(guān)鍵在于塔頂壓力的控制。要使塔頂壓力得到控制，一是提高塔頂冷凝器的冷卻效果、控制塔頂?shù)呐欧帕浚欢且獙λ獪囟冗M(jìn)行控制。塔釜溫度的控制關(guān)鍵在于再沸器熱水流量控制，因?yàn)樗獪囟鹊淖兓苯佑绊懺谒攭毫Φ牟▌印Ｍㄟ^長期的觀察，對于脫輕塔來講，塔釜溫度的變化對塔頂壓力的影響比塔頂溫度要更直接。所以，在操作過程中，塔釜溫度的調(diào)節(jié)不能過大，也就是說，塔釜再沸器的熱水流量不能進(jìn)行大幅度的調(diào)整。

3.4 在對精餾塔的操作控制中要注意的是，調(diào)整的幅度不能過大。同時，丁二烯抽提裝置無論是物料還是溶劑都貫穿整套裝置，某一系統(tǒng)的波動將會導(dǎo)致整套系統(tǒng)的波動，為此，穩(wěn)定的、小幅度的調(diào)節(jié)對于裝置的穩(wěn)定非常關(guān)鍵。

4 結(jié)束語

對于普通的精餾塔丁二烯脫輕塔的調(diào)節(jié)還是較為容易的。值得注意的是：一是塔頂壓力如果控制不好將會造成塔頂排放量的增加，并導(dǎo)致丁二烯的大量損失，影響丁二烯產(chǎn)品的收率；二是塔釜溫度控制出現(xiàn)問題將會造成塔釜采出不合格，將直接影響丁二烯產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：曲曉愛華（1988-），女，學(xué)士學(xué)位。