抽提蒸餾裝置改善環(huán)丁砜品質(zhì)的對策

關(guān)華清，張海豐，張世強(qiáng)，陳書武，黃集鉞，婁陽

抽提蒸餾裝置改善環(huán)丁砜品質(zhì)的對策

關(guān)華清1,2，張海豐3，張世強(qiáng)2，陳書武1，黃集鉞1，婁陽1

（1. 遼陽石化分公司研究院，遼寧 遼陽 111003；2. 遼陽石化分公司油化廠，遼寧 遼陽 111003；3. 遼陽市市場監(jiān)管事務(wù)服務(wù)中心計(jì)量測試所，遼寧 遼陽 111003）

抽提裝置應(yīng)用的溶劑中以環(huán)丁砜最為常用。環(huán)丁砜作為抽提裝置的“血液”，可以直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。介紹了遼陽石化60 萬t·a-1抽提蒸餾裝置，分析了幾個影響環(huán)丁砜質(zhì)量的因素，并采取了相應(yīng)措施來改進(jìn)環(huán)丁砜品質(zhì)，有效地延長了裝置的運(yùn)行周期，并為同類型裝置提供了參考。

抽提蒸餾；環(huán)丁砜；劣化；優(yōu)化

遼陽石化60 萬t·a-1抽提蒸餾裝置是隸屬連續(xù)重整裝置的生產(chǎn)單元，以上游重整裝置的重整油分餾塔頂餾出物C6、C7組分為原料，通過汽-液抽提過程得到混合芳烴（苯、甲苯混合物）和抽余油（非芳烴）。其中混合芳烴去苯-甲苯分餾單元生產(chǎn)純苯和甲苯，抽余油送去罐區(qū)。該裝置采用環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝，于2018年9月建成并投入生產(chǎn)，裝置期間經(jīng)過一次公司級大檢修和若干次窗口檢修。在運(yùn)行的期間，發(fā)現(xiàn)有溶劑的顏色加深、多處設(shè)備管線有聚合物和產(chǎn)品質(zhì)量波動的情況。針對這種情況，車間技術(shù)人員制定了采取了一系列生產(chǎn)措施，有效改善了溶劑的質(zhì)量。

1 芳烴抽提裝置工藝原理概述

來自重整油分餾塔頂?shù)腃6、C7組分經(jīng)過與溶劑換熱后，抽提原料和含有一定水分的循環(huán)溶劑分別從第39塊塔板和第65塊塔板進(jìn)入抽提精餾塔，抽提蒸餾塔是通過抽提蒸餾作用來使芳烴和非芳烴分離的關(guān)鍵設(shè)備。抽提進(jìn)料與溶劑在塔內(nèi)進(jìn)行多次萃取精餾，不含芳烴的抽余油從塔頂蒸出，富含芳烴的溶劑從塔底送往溶劑回收塔。為降低操作溫度防止溶劑高溫下分解，溶劑回收塔在負(fù)壓下操作，在汽提蒸汽的作用下混合芳烴組分從塔頂餾出，送往芳烴分離單元；塔底貧溶劑有一路送往溶劑再生罐進(jìn)行溶劑再生凈化，溶劑再生罐本質(zhì)是一個負(fù)壓汽提蒸發(fā)器，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽從再生罐底部進(jìn)入，與溶劑進(jìn)行汽提作用，由于溶劑與水互溶，所以溶劑會被水蒸氣帶出，罐頂部有破沫網(wǎng)，目的是去除溶劑中機(jī)械雜質(zhì)，達(dá)到凈化溶劑的作用，然后溶劑再生罐頂氣回至到溶劑回收塔底，其操作壓力與溶劑回收塔壓力相同，操作溫度與溶劑回收塔塔底溫度相同；另一路為溶劑主循環(huán)路線，經(jīng)過多次換熱后循環(huán)使用，充分回收利用了其中的熱能。

表1 抽提精餾塔操作條件

表2 溶劑回收塔操作條件

表3 溶劑再生罐操作條件

2 溶劑品質(zhì)下降原因分析

2.1 游離氧的影響

環(huán)丁砜可以與游離活性氧發(fā)生氧化反應(yīng)。并且在有氧存在的情況下，在正常操作溫度下環(huán)丁砜分解速率會大大加快［1］。裝置游離氧的來源可能有以下幾種：系統(tǒng)真空系統(tǒng)有漏點(diǎn)，造成空氣進(jìn)入抽提系統(tǒng)；抽提進(jìn)料中有溶解氧；抽提用的水中帶有溶解氧。在裝置每次檢修完成開車前，氣密和真空試驗(yàn)都符合要求，并且裝置在正常運(yùn)行中，從未投用過真空泵系統(tǒng)，溶劑回收塔壓力穩(wěn)定，說明系統(tǒng)氣密性良好，故溶劑變差的原因不是由于氣密性引起。抽提原料為重整來的C6、C7組分，重整裝置嚴(yán)格隔絕氧，而其所產(chǎn)出的抽提原料先送入有氮封的內(nèi)浮頂罐再送至抽提單元，整個過程中不會導(dǎo)致物料攜帶氧，故推斷抽提用的透平凝結(jié)水不符合要求。通過對透平凝結(jié)水的分析發(fā)現(xiàn)，其中的溶解氧含量偏高。經(jīng)排查，判斷重整壓縮機(jī)機(jī)組凝汽器的過冷度偏大，造成該真空度下飽和溫度大于凝結(jié)水的溫度，使汽側(cè)中的氧有部分溶入水中，造成其中溶解氧含量偏高，不適合抽提裝置使用。

2.2 水對溶劑的影響

抽提系統(tǒng)中溶劑必須含有一定量的水，不但能降低溶劑回收溫度，而且能提高溶劑選擇性、降低溶劑凝點(diǎn)，水在抽提中起到助劑的作用［2］。但同時水本身對溶劑品質(zhì)也有影響。溶劑在含水量高的情況下，會發(fā)生水解反應(yīng)生成磺酸，從而使溶劑劣化、pH值降低，此時需注入單乙醇胺調(diào)節(jié)溶劑酸度，但生成的磺酸鹽也同樣會影響溶劑質(zhì)量［3］；同時，溶劑含水量過高，還會使溶劑溶解芳烴能力下降，影響抽余油產(chǎn)品質(zhì)量的同時，還會造成芳烴損失。環(huán)丁砜水解方程式如式（1）所示［4］：

2.3 操作溫度的影響

環(huán)丁砜熱穩(wěn)定性較好，但在180 ℃以上時會出現(xiàn)熱分解現(xiàn)象，分解速率隨著溫度的升高而加快［5］。在本裝置中，所用熱源是經(jīng)減溫減壓后的2.0 MPa蒸汽，溫度為200 ℃。抽提蒸餾塔和溶劑回收塔塔底溫度和液位比較穩(wěn)定，兩個塔底溫度最高為173 ℃，最低為166 ℃。但是在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，對于溶劑再生罐的操作不夠完善，由于液位計(jì)頻繁堵塞造成液位失準(zhǔn)，很難判斷出罐真實(shí)液位，可能因?yàn)楣抟何贿^低造成加熱盤管局部過熱，造成溶劑熱分解。同時，再生罐過低的液位也會造成溶劑再生達(dá)不到預(yù)期的效果。

2.4 系統(tǒng)氯離子的影響

氯離子在較高溫度下能與溶劑發(fā)生反應(yīng)形成酸類物質(zhì)，進(jìn)一步會與鐵銹等機(jī)械雜質(zhì)形成聚合物，不但加劇溶劑劣化，而且會造成設(shè)備管線腐蝕［6］。由于溶劑本身不含氯元素，因此系統(tǒng)中氯的主要來源是抽提原料。系統(tǒng)中溶劑是閉路循環(huán)使用，進(jìn)入系統(tǒng)中的原料含有氯，就會逐漸富集，使溶劑劣化加劇。物料氯離子質(zhì)量濃度分析結(jié)果如表4所示。

表4 物料氯離子質(zhì)量濃度分析

2.5 機(jī)械雜質(zhì)的影響

溶劑在運(yùn)行過程中不可避免會有降解等損耗，從而生成微量酸性物質(zhì)。隨著時間的推移，其會對設(shè)備造成一定的腐蝕，從而生成鐵銹和聚合物等機(jī)械雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在溶劑系統(tǒng)中如不及時除去，將會使溶劑劣化速度大大加快［7］。在裝置運(yùn)行近一年的時候，出現(xiàn)過機(jī)泵突然不上量的情況，經(jīng)過切換機(jī)泵，拆下過濾網(wǎng)發(fā)現(xiàn)有大量的黑色聚合雜質(zhì)（如圖1所示），說明在抽提系統(tǒng)中已經(jīng)存在大量的機(jī)械雜質(zhì)。

圖1 切換的機(jī)泵過濾網(wǎng)

3 應(yīng)對措施

3.1 嚴(yán)格控制氧進(jìn)入系統(tǒng)

抽提裝置運(yùn)行第一年用的是透平凝結(jié)水，其氧含量偏高原因?yàn)橹卣麊卧獕嚎s機(jī)機(jī)組凝汽器的過冷度偏大。但壓縮機(jī)凝氣壓力為公司級關(guān)鍵參數(shù)，不宜進(jìn)行調(diào)整，于是在次年檢修中通過管線改造更換使用2.0 MPa除氧水，并排查了負(fù)壓系統(tǒng)中所有低點(diǎn)、導(dǎo)淋和閥門的隔絕情況，基本杜絕了活性氧進(jìn)入抽提系統(tǒng)。

3.2 監(jiān)視溶劑水含量

在保證產(chǎn)品合格的前提下，系統(tǒng)水含量按低控制。控制貧溶劑水質(zhì)量分?jǐn)?shù)XIC-5002范圍在 0.5%±0.05%，提高了生產(chǎn)效率，減少管線設(shè)備腐蝕，降低了運(yùn)行成本。

3.3 平穩(wěn)控制操作溫度

在抽提負(fù)荷不變的情況下，各塔塔底溫度盡量維持穩(wěn)定。重點(diǎn)監(jiān)控溶劑再生系統(tǒng)，針對溶劑再生罐液位頻繁失靈的情況，投用再生罐進(jìn)料分支沖洗再生罐液位計(jì)管線，并制定操作方案保證沖洗頻率，保證液位計(jì)指示準(zhǔn)確。同時操作人員密切關(guān)注罐體各點(diǎn)溫度來輔助判斷液位，消除假液位對生產(chǎn)的影響，以保證再生罐操作受控。

3.4 氯離子的控制

由表4可知，通過對抽提原料油、貧溶劑和水包水的分析，發(fā)現(xiàn)抽提原料中氯質(zhì)量濃度不高，但溶劑系統(tǒng)和汽提水中有一定的氯。在連續(xù)重整單元更換了脫氯劑之后，抽提原料油中氯質(zhì)量濃度一直穩(wěn)定在0.5 mg·L-1以下。為減少系統(tǒng)氯離子質(zhì)量濃度，決定從降低抽提用水氯質(zhì)量濃度方面著手。抽提裝置在正常生產(chǎn)中，隨著抽余油和混合芳烴產(chǎn)品的采出，溶劑中的水是緩慢降低的。由于兩種產(chǎn)品中的水含量較低，因此抽提溶劑中的水含量下降速度較慢，因此補(bǔ)水操作頻率比較低。為改變這種生產(chǎn)狀況，采取定期在溶劑回收塔回流罐補(bǔ)水，同時在汽提發(fā)生器殼程排水，通過這種同時補(bǔ)水-排水的操作，來加快對系統(tǒng)水循環(huán)的置換速度，同時增加對貧溶劑和汽提水氯分析頻次，有效地防止了氯在系統(tǒng)中的富集。

3.5 凈化溶劑質(zhì)量

鑒于溶劑中含有大量機(jī)械雜質(zhì)，在2019年大檢修中，抽提裝置在進(jìn)料/貧溶劑換熱器處加裝溶劑過濾器，并定時切換，保證溶劑質(zhì)量。對關(guān)鍵機(jī)泵如貧溶劑循環(huán)泵，做到定期切換，防止懸浮雜質(zhì)在溶劑中累積。

經(jīng)過以上一系列舉措，溶劑品質(zhì)有了極大改善，如圖2所示。圖2（a）為裝置運(yùn)行一年臨近大檢修前所保留的溶劑樣品，顏色很深，當(dāng)時裝置也出現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量波動，而在隨后的大檢修中發(fā)現(xiàn)在進(jìn)料換熱器管程、汽提蒸汽發(fā)生器管程和溶劑再生罐蒸汽加熱盤管處有大量深色溶劑聚合物，溶劑劣化程度較為嚴(yán)重。隨后在技術(shù)人員努力下，制定完善了一系列生產(chǎn)方案，溶劑質(zhì)量得到了明顯的改善。 圖2（b）為近期溶劑樣品，顏色已經(jīng)很淺，圖2（c）為新鮮溶劑顏色，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，如今的溶劑顏色與新鮮溶劑差距不大，溶劑質(zhì)量得到了很大提升，抽提裝置的運(yùn)行也更加穩(wěn)定。

圖2 溶劑顏色

4 結(jié) 論

抽提裝置在運(yùn)行過程中，溶劑會因與氧的接觸、溶劑含水量過多、受熱分解、系統(tǒng)氯離子質(zhì)量濃度高和機(jī)械雜質(zhì)等因素引起劣化。誠然，目前不能完全避免抽提裝置溶劑的劣化，但從以上應(yīng)對措施入手，并對日常操作管理進(jìn)行系統(tǒng)性的優(yōu)化，可以有效提升溶劑的品質(zhì)，從而保證抽提蒸餾裝置長期平穩(wěn)安全的運(yùn)行，為公司芳烴產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

［1］張俊杰，楊乾堅(jiān).環(huán)丁砜的劣化原因及其應(yīng)對措施［J］.腐蝕與防護(hù)，2020，41（7）：75-78.

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Countermeasures for Improving the Quality of Sulfolane in Extraction Distillation Unit

1,2,3,2,1,1,1

（1. Research Institute of Liaoyang Petrochemical Company, Liaoyang Liaoning 111003, China;2. Petrochemical Plant of Liaoyang Petrochemical Company, Liaoyang Liaoning 111003, China;3. Measurement and Testing Institute of Liaoyang Market Supervision Service Center, Liaoyang Liaoning 111003, China）

Sulfolane is the most commonly used solvent in the extraction units.Sulfolane, as the "blood" of extraction unit,can directly affect the quality of products. In this paper, 600 kt·a-1extraction distillation unit of Liaoyang Petrochemical Company was introduced, several factors of affecting the quality of sulfolane were analyzed,and corresponding measures to improve the quality of sulfolane were put forward,effectively prolonging the operation cycle of the unit and providing reference for the same type of other units.

Extraction distillation; Sulfolane; Degredation; Optimization

TQ047.8

A

1004-0935（2022）04-0565-04

2021-09-30

關(guān)華清（1991-），男，滿族，遼寧省遼陽市人，工程師，2013年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：芳烴生產(chǎn)與研究。