丁二烯損失因素分析及生產過程優化

何雪龍

（中國石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海，200540）

二甲基甲酰胺（DMF）法丁二烯抽提裝置采用日本瑞翁公司的專利技術，以DMF為萃取溶劑，通過二級萃取精餾和二級普通精餾，從裂解C4中分離出純度高于99.5%的丁二烯產品，設計回收率大于97%。

萃取精餾通過加入DMF后改變了原C4組分的相對揮發度，利用其組分在溶劑中的溶解度不同，先在第一萃取精餾塔脫除比丁二烯難溶組分（丁烷、丁烯），再在第二萃取精餾塔脫除比丁二烯易溶組分（全部乙烯基乙炔和部分乙基乙炔、丁二烯-1，2、碳五），然后利用各組分的沸點差通過第一精餾塔脫除低沸物甲基乙炔和水，最后在第二精餾塔脫除高沸物（順丁烯-2、丁二烯-1，2、乙基乙炔、碳五）得到丁二烯產品。萃取劑DMF經過處理后循環利用，蒸出的烴類進火炬系統。

生產過程中影響丁二烯回收率的因素較多，工藝操作控制的好壞，裝置原料的好壞將直接影響丁二烯回收率的高低，另外，設備運行狀況、高負荷、高氣溫等因素也將對丁二烯回收率產生一定影響。文章著重對工藝運行方面的影響進行闡述。

1 丁二烯損失因素分析

依據設計物料平衡表對DMF法丁二烯抽提裝置損失丁二烯部位分布（設計值）進行歸納，具體如圖1所示。

圖1 丁二烯主要損失部位分布

從圖1可以看出：損失丁二烯的主要部位是第一萃取精餾塔塔頂抽余碳四中夾帶丁二烯、第二汽提塔回流罐排放尾氣中夾帶丁二烯、第一精餾塔回流罐放空氣中夾帶丁二烯、第二精餾塔塔釜排放液中夾帶丁二烯和老區壓縮機密封氣夾帶損失丁二烯，以上各部位工藝運行控制的好壞將直接影響丁二烯回收率的高低。

1.1 抽余碳四夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第一萃取精餾塔塔頂抽余碳四中丁二烯的質量分數（分析位號為老區S-112D／新區S-1112），結果見表1。

表1 抽余碳四中丁二烯質量分數 %

從表1可以看出：第一萃取精餾塔塔頂抽余碳四中丁二烯質量分數低于設計值0.3%，說明該部位操作控制很好，損失很小，幾乎可以忽略不計。

1.2 第二汽提塔尾氣夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第二汽提塔回流罐排放尾氣中丁二烯的質量分數（分析位號為老區S-126／新區S-1126），結果見表2。

表2 第二汽提塔尾氣中丁二烯質量分數 %

從表2可以看出：第二汽提塔回流罐排放尾氣中丁二烯質量分數遠高于設計值（11.8%），說明該部位丁二烯損失較大，操作控制有待優化。損失大的原因是原料中乙烯基乙炔質量分數長期在1.2%左右，比設計值0.64%增加很多，造成排放量增大，夾帶的丁二烯也就增大。另外，從操作參數上看，丁二烯回收塔溫度低于140℃，使回收丁二烯減少，進入汽提塔的丁二烯量增多。

1.3 第一精餾塔放空氣夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第一精餾塔回流罐放空氣中丁二烯的質量分數（分析位號為老區 S-132／新區 S-1132），結果見表3。

表3 第一精餾塔放空氣中丁二烯質量分數 %

從表3可以看出：第一精餾塔回流罐放空氣中丁二烯質量分數高于設計值較多。分析該部位丁二烯損失大的原因主要是：為確保甲基乙炔在安全范圍內，操作上過于保守，該點設計參數甲基乙炔為38%（0.42 MPa），離安全上限60%有較大余量，在確保安全情況下有優化操作控制余量。

1.4 第二精餾塔塔釜液中夾帶丁二烯

分析2018年11月1日至2019年2月28日第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯的質量分數（分析位號為老區S-135／新區S-1135），結果見表4。

表4 第二精餾塔釜液中丁二烯質量分數 %

從表4可以看出：第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯質量分數高于設計值（5%），該部位丁二烯損失大的原因主要是塔釜排放量調整過于頻繁而且偏大，另外老區二萃塔進料調整也過于頻繁而且進料量也偏低，使一萃塔返回量過大，引起進入后序工況物料中的順丁烯-2含量偏低，使老區第二精餾塔在同等排放量下丁二烯質量分數增高。而新區第二精餾塔由于增量改造后，塔的處理效率下降，要靠增大回流來確保產品質量合格，大回流操作使新區第二精餾塔塔釜液中帶入較多丁二烯。

1.5 老區壓縮機密封氣中夾帶丁二烯

老區壓縮機密封氮氣注入量為50 m3／h，鼓風機排出氣中丁二烯質量分數大致在27%，根據計算，此處丁二烯損失每年在200 t以上。目前吸收回收效率約為40%，吸收溶劑進料量約2 t／h，以此計算仍有年損失丁二烯120 t左右。

2 應對措施

2.1 二萃系統的優化控制

針對第二汽提塔排放尾氣中丁二烯損失大的問題，在目前工況下（原料中乙烯基乙炔質量分數高，目前不能控制），可優化調整二萃系統（包括第二萃取精餾塔、丁二烯回收塔、第二汽提塔）的操作，即逐漸提高丁二烯回收塔塔釜溫度至142.5℃，提高丁二烯回收塔回收量，減少進入第二汽提塔溶劑中的丁二烯總量。同時適當增加抽余碳四稀釋氣進第二汽提塔的量，以此來調節控制第二汽提塔回流罐排放氣中的乙烯基乙炔質量分數在安全范圍內，以減少S-126／1126中丁二烯的質量分數。

2.2 第一精餾塔的優化控制

首先對第一精餾塔進行降壓操作（固定在≤0.40 MPa），這樣可以使甲基乙炔質量分數由設計值38%（0.42 MPa）提高到45%（0.40 MPa），可以適當提高第一精餾塔排放氣中的甲基乙炔質量分數，保持在32%左右，足夠保障在安全范圍（極限值60%以下）內運行。這樣可使第一精餾塔排放氣中的丁二烯質量分數降低到70%以下，同時根據原料中甲基乙炔的含量變化計算出排放量的增減量，并結合第一精餾塔塔頂溫度變化及時進行微量調整，可使排放氣中的甲基乙炔和丁二烯的質量分數平穩保持在合理區間。

2.3 第二精餾塔的優化控制

首先要控制好萃取系統的操作，減少不必要的頻繁調整，依據目前新老區的實際狀況區別對待，確保老區S-115中順丁烯-2質量分數不低于2.0%，并盡可能比較平穩地維持在2.0%～3.0%；新區則確保S-1115中順丁烯-2質量分數不高于2.0%，并盡可能比較平穩地維持在1.8%左右。保障第二精餾塔進料組分的相對平穩，減少頻繁調整，從而達到第二精餾塔塔釜含量的相對平穩，再結合各自塔釜的丁二烯質量分數和塔釜溫度變化趨勢進行適時的微量調整，有效降低第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯夾帶損失。

2.4 壓縮機密封氣鼓風機提量改造

由于壓縮機密封氣鼓風機的排出壓力較低（0.04 MPa），使 2 t／h溶劑進料的吸收罐在較低壓力下運行，吸收回收效率約為40%，若提高壓縮機密封氣鼓風機排出壓力，則可提高吸收罐的操作壓力，提高溶劑吸收丁二烯效果，降低該部位丁二烯損失。

2.5 優化效果分析

收集2019年3月1—31日重要餾出口分析數據，見表5。

表5 重要餾出口丁二烯質量分數 %

對比表2～5數據，從中可以看出新老區第一精餾塔回流罐放空氣中丁二烯的質量分數均已有明顯下降，新老區第二汽提塔回流罐排放尾氣中丁二烯質量分數也均已在下降，新區第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯的質量分數也已有較明顯的下降，老區第二精餾塔塔釜排放液中丁二烯質量分數則有所上升，原因是前期老區二萃塔和第二精餾塔塔釜排放量仍調整頻繁而且調整幅度較大，隨著措施的逐漸落實，該部位的丁二烯損失完全能夠控制在5.0%以內。

3 結語

通過對工藝運行的優化改進，丁二烯主要排放點中的丁二烯損失得到了有效控制，已取得了較為明顯的效果，第二汽提塔和第一精餾塔排出尾氣以及新區第二精餾塔排出釜液中丁二烯的質量分數均已有一定下降，隨著丁二烯回收塔溫度的提升（由140.5℃提到142.5℃）以及老區第二精餾塔等優化措施的進一步落實，主要排放點中的丁二烯的質量分數還將有所下降。