乙腈法抽提丁二烯裝置工藝優(yōu)化及節(jié)能措施

呂坤

（遼陽遼化億方石油化工有限公司金興化工廠，遼寧遼陽 111003）

某廠丁二烯裝置采用乙腈（ACN）法生產(chǎn)高純度的1,3-丁二烯，原料混合C4 來自上游石化公司裂解裝置脫丙烷塔釜。裝置設(shè)計35 kt/a 丁二烯，負(fù)荷低，能耗大是裝置一直存在的問題。丁二烯聚合速度與溫度有關(guān)，因此針對乙腈法丁二烯裝置提出工藝優(yōu)化方案，降低系統(tǒng)操作溫度，延長裝置運(yùn)行周期，減少系統(tǒng)排放，提高裝置收率；同時提出節(jié)能改造措施，降低裝置能耗。

1 工藝流程

裝置采用乙腈法生產(chǎn)丁二烯，依據(jù)在C4 餾分中加入一定量的乙腈，改變各組分間的相對揮發(fā)度這一原理，通過丁二烯萃取精餾和炔烴萃取精餾2 級萃取精餾的方法，除去C4 中的丁烯、丁烷，及C4 炔烴（乙烯基乙炔、1-丁炔、2-丁炔），得到粗丁二烯，再經(jīng)2級精餾除去C5等重組分及丙炔，最終得到聚合級的丁二烯[1]。工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程Fig 1 Process flow of butadiene production unit

2 裝置優(yōu)化方案

2.1 解析塔靈敏板溫度優(yōu)化

根據(jù)裝置實(shí)際運(yùn)行情況，解析塔靈敏板溫度的好壞，直接影響產(chǎn)品丁二烯品質(zhì)，故對其進(jìn)行優(yōu)化。控制解析塔靈敏板溫度分別在117、118、119、120 ℃下，觀察除炔塔塔頂凝液組分的變化情況。進(jìn)行對比分析，找出不同溫度下，優(yōu)化的除炔塔頂凝液各組分。表1為解析塔靈敏板不同溫度下，除炔塔頂凝液的平均組分。

表1 解析塔靈敏板溫度與除炔塔頂凝液組分的變化Tab 1 Analysis of the change of temperature of sensitive plate and condensate composition at the top of deacetylene column

由表1可知，在保證炔烴萃取塔塔頂壓力相對穩(wěn)定的情況下，將解析塔靈敏板溫度控制在(119±1)℃，此時側(cè)線抽出中的乙烯基乙炔的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在20%～30%，除炔塔頂丁二烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在4%～6%[2]。減少了副產(chǎn)品重組分中丁二烯的含量，提高了主產(chǎn)品丁二烯的收率。

2.2 脫輕塔工藝參數(shù)優(yōu)化

脫輕塔塔頂排放主要成分為丁二烯和丙炔。根據(jù)多年的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過優(yōu)化丁二烯裝置脫輕塔塔頂壓力、塔頂溫度和塔釜溫度等措施，可減少脫輕塔排放，提高裝置收率。表2為脫輕塔工藝參數(shù)優(yōu)化前后對比。

表2 脫輕塔工藝參數(shù)優(yōu)化前后對比Tab 2 Comparison of process parameters of lightnessremoving column before and after optimization

由表2可知，優(yōu)化后，降低了脫輕塔的操作壓力和溫度，延長脫輕塔運(yùn)行周期，從原來的6個月延長至20 個月，同時對脫輕塔排放中丙炔含量進(jìn)行控制，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原來的10%左右控制到30%左右，效果顯著，丁二烯相對收率提高了1.13%。

2.3 萃取塔回流量與腈烴比優(yōu)化

回流是影響精餾塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用改變回流比來調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品品質(zhì)。在裝置提負(fù)荷過程中，萃取塔壓差增加較明顯，制約了裝置實(shí)際處理量。通過摸索，提出適當(dāng)加大萃取塔回流量，合理減少腈烴比的方式來減少萃取塔壓差。表3為萃取塔不同負(fù)荷下回流量與腈烴比及壓差。

表3 不同負(fù)荷下回流量與腈烴比及壓差Tab 3 The reflux ratio of nitrile-alkene ratio and pressure difference under different loads

由表3 可知，優(yōu)化后，裝置萃取塔壓差降低，即塔負(fù)荷降低，提高了塔的操作彈性。

3 裝置節(jié)能措施

3.1 水 耗

裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱水，除了給裝置提供熱量外，多余部分排掉。冬季時，車間將此部分熱水引入暖氣系統(tǒng)，回收熱量后引入循環(huán)水場，作為補(bǔ)加新鮮水，降低了采暖費(fèi)用的同時降低新鮮水單耗，每小時可節(jié)約用水3.5 t。

裝置部分機(jī)泵采用屏蔽泵。夏季時，屏蔽泵以往采用新鮮水進(jìn)行降溫。改造后，采用裝置自產(chǎn)的冷凝水，其溫度為35 ℃。減少了新鮮水用量，每小時可節(jié)約冷卻用水4.3 t。

全年可節(jié)約用水16.85 kt，節(jié)約費(fèi)用5.96萬元。

3.2 電 耗

原設(shè)計裝置采用離心泵。改造時將1臺離心泵更換為屏蔽泵。平時裝置正常運(yùn)行時，采用屏蔽泵運(yùn)行；開車期間采用離心泵運(yùn)行。屏蔽泵相對于離心泵在用電量少，運(yùn)行更安全，減少了電消耗，可節(jié)約用電67.7 kW/h。

裝置共有2套循環(huán)水場，在涼水塔頂部采用風(fēng)機(jī)給循環(huán)水降溫。改造后，2#循環(huán)水場改為水輪機(jī)。水輪機(jī)采用永動機(jī)原理，相對于風(fēng)機(jī)節(jié)省電耗。通過改造，電耗由87 kW/h降低至72 kW/h。

裝置地處北方，冬季時，可根據(jù)裝置負(fù)荷情況，在保證裝置平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，適當(dāng)停止冷凍機(jī)組運(yùn)行，每年冷凍機(jī)機(jī)組大約可停3個月，可節(jié)約用電14.85 MW。全年可節(jié)約用電739.30 MW，節(jié)約費(fèi)用41.4萬元。

3.3 汽 耗

裝置蒸汽消耗大，一直是困擾裝置運(yùn)行的難題。2013年對裝置3臺再沸器進(jìn)行改造，改變再沸器加熱方式。將再沸器由原來在換熱器出口控制方式改為換熱器的蒸汽入口控制。表4 為改造前（2013年）和改造后（2014－2016年）裝置蒸汽消耗進(jìn)行對比。

表4 改造前后蒸汽消耗對比Tab 4 Comparison of steam consumption before and after modification

由表4可知，改造后雖然經(jīng)過大檢修，對換熱器進(jìn)行清洗后換熱效果好，但隨著運(yùn)行時間的增長，換熱器換熱效果下降的情況下，仍然減少了蒸汽消耗。蒸汽單耗由改造前的4.5～5.2 t/t減少到改造后的3.2～4.3 t/t[3]。則全年可節(jié)約蒸汽約16.32 kt，節(jié)約費(fèi)用194.65萬元。

4 小 結(jié)

通過對裝置進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化，可有效提高產(chǎn)品丁二烯的收率，增強(qiáng)操作彈性，丁二烯由原來的合格品提升到優(yōu)級品。針對裝置能耗較大的現(xiàn)象，提出改造方案，降低裝置能耗，達(dá)到了改造的目的，全年可節(jié)約用水、用電和用汽分別為16.85 kt、739.30 MW 和16.32 kt，節(jié)約費(fèi)用242.01萬元。