影響芳烴抽提裝置石油苯質量的因素及對策

蔡立棟 趙靜（蘭州石化公司煉油廠，甘肅蘭州730060）

影響芳烴抽提裝置石油苯質量的因素及對策

蔡立棟 趙靜（蘭州石化公司煉油廠，甘肅蘭州730060）

介紹了芳烴抽提裝置苯產品由于水含量高、苯塔塔頂冷卻負荷不足、回流不足造成組分切割不清等的影響因素。針對影響因素采取了提高沉降時間、清洗空冷翅片和清理堵塞孔板等措施，解決苯產品的質量問題。

芳烴抽提；苯；石油苯545；結晶點

1 原因分析

首先統計2015年至2016年8月中旬，總共1452組數據中，苯產品質量未達到“石油苯545”的項目及所占比例，其中影響質量最大的項目是結晶點和甲苯含量。

追根溯源找到影響質量的四個主因：一是苯塔進料中水含量高；二是空冷冷卻負荷不足；三是苯塔回流不足；四是混芳純度波動。

首先苯塔進料來自芳烴抽提系統，而芳烴抽提系統采用的是液液萃取技術，需要通過一定量的水循環來回收非芳烴帶走的溶劑，所以在回收塔的回流罐中，要保證有2-3t/h的水洗水量，其中混芳量大概為35-40 t/h，而水在苯中的溶解度為0.064g/100g（30℃），也就是說混合芳烴中含有大量的游離水，達到飽和的狀態。

其次是由于空冷冷卻負荷不足，這主要也是原料苯含量升高引起的。2015年上半年生產苯1.75萬噸，至2016年同期生產苯2.38萬噸，苯的產量提高了近1.36倍，加之苯的質量指標升級，純度要求增加后，回流量增加，所以造成苯塔塔頂負荷增加。而塔頂的空冷冷卻負荷不足，由于受到西北地區的氣候影響，空冷翅片多被塵土覆蓋，換熱效率降低，在夏季高溫天氣回流溫度最高達到55℃，造成產品的質量出現問題，甲苯含量升高。

第三是回流量不足。在2015年5月苯塔出現問題，在兩臺泵并聯同時運行的情況下，回流量儀表指示也達到了滿量程，但回流罐的液位仍居高不下，石油苯質量中，甲苯含量多次超標。

第四是混芳純度不足。抽提系統的汽提塔在冬季塔頂熱源可以通過與熱媒水換熱，來降低回流溫度，但是夏季沒有熱媒水的情況下，回流溫度一直居高不下。

2 整改措施及效果

（1）為了降低苯塔進料中的水含量，首先從源頭著手，降低回收塔回流罐的溫度至25℃以下，通過降低溫度來降低混合芳烴中水的溶解度，同時保證回流罐液位在55%以上，增加了停留時間，排出大量的明水。在管理方面加強芳烴沉降罐和原料罐的切水，通過開展有效的激勵措施，降低源頭中的水含量。

同時也可以通過延長油水在回流罐內的停留時間來減少回流的含水量。根據斯托克定律，當分散介質粘度一定時，水滴直徑越大，其沉降速度越快。所以提高停留時間，可以保證油水分離的效果。苯塔回流罐的體積為11.6m3，回流量最高達到52m3/h，當液位控制在50%時，容積為5.8 m3，停留時間為6.7min，不足10min。通過提高回流罐液位，當提至80%時，停留時間可以增至12min。通過提高停留時間的方法，盡量脫除苯中的水，提高苯的結晶點。

（2）冷卻負荷低的問題，首先從空冷著手，在每年的春季，對空冷翅片進行清洗，使用高壓水槍將翅片中的泥塵洗去，提高換熱效率，并定期檢查空冷電機和皮帶等附件，確保設備能夠長周期運行。

（3）苯塔回流不足的問題主要是回流的流量孔板堵塞造成的，打開孔板法蘭后發現，孔板上方堆積了很多塊狀固體顆粒，經過分析主要是白土。這是由于白土塔中的催化劑在裝卸過程中，產生大量粉塵，隨油品帶入到苯塔，在苯塔回流罐中低溫聚集，經過苯塔回流泵后聚集在孔板處造成堵塞。

（4）為了防止汽提塔頂冷卻負荷不足，造成混合芳烴中非芳烴含量超標，在夏季沒有熱媒水的情況下，通過增加臨時流程，給熱媒水換熱器接入除鹽水，來降低汽提塔頂溫度，保證塔壓力不超過0.16MPa，確保了汽提蒸汽中不含非芳烴，提高混合芳烴純度，保證了苯產品質量。

3 優化過程，開展技措提質量

目前石油苯質量升級為“石油苯545”仍存在一些問題，在高溫天氣、大處理量下，還有一些瓶頸問題需要改善，水含量和回流溫度高造成的石油苯結晶點和甲苯含量高的問題，是下一步需要解決的關鍵點。通過優化過程，將有計劃的開展技措，使產品質量得到有效控制。

（1）為了提高回流罐中的油水分離效果，目前有一種新型的回流罐設計，同時在工業上也有較好的應用。

新型回流罐采用擴大管徑和終端擴為喇叭口的方法，增大流體截面面積，并將喇叭口方向背向油水分離區，大大減小了進料對油水分離的擾動。安裝捕沫絲網也能較好地吸收進料攜帶的動能，同時將霧狀水滴凝聚成大水滴，加劇了游離水的沉降速度。

（2）苯產品后增加水聚結器。苯中的水是以微小液滴的形式存在于連續相中，常見的分離設備難以脫除。通過增設聚結器，微小水液滴吸附在其中的纖維上，并在流體的推動下沿著纖維運動，小液滴在纖維的交叉點發生碰撞，聚結成大液滴，最終與連續相通過重力分離。

（3）在2014年抽提改造過程中，設計院對苯塔的冷卻負荷進行了恒算，提出空冷的冷卻面積能夠達到設計，但是電機功率較低。空冷建議更換大功率的電機和高效的葉片，以增加苯塔的塔頂冷卻負荷，降低回流溫度，保證苯塔中足夠的冷回流，以降低產品中的甲苯含量。

（4）精餾系統采用白土塔脫除進料中的烯烴含量，保證酸洗比色合格。石油苯質量升級后，要求烯烴的含量減少了一倍，相應提高了白土塔的苛刻度，所以催化劑壽命縮短。為了能夠延長和保護催化劑的使用周期，白土塔操作由一開一備改為“串聯利廢”，也就是將單罐不足以達到脫除烯烴能力的白土塔串聯在新白土塔的前面，將剩余的催化劑活性全部利用完，以延長催化劑壽命，并降低苯產品的酸洗比色。

4 結語

針對影響苯產品質量的因素，采取了提高沉降時間、清洗空冷翅片和清理堵塞孔板等措施，使得苯產品的質量得到控制和提升。進一步分析，在特殊工況下，高溫天氣、大處理量下存在的一些瓶頸問題，同時還有水含量和回流溫度高的情況，提出了改造回流罐、增加液液聚結器、空冷更換大功率電機等優化方案，將有計劃的開展技措，使產品質量得到有效控制。