蘇健，朱曉東

（1.四川石化公司生產三部，四川成都611930；2.獨山子石化公司煉油廠，新疆獨山子833600）

生產與技術改造

芳烴抽提蒸餾裝置生產運行問題分析

蘇健1，朱曉東2

（1.四川石化公司生產三部，四川成都611930；2.獨山子石化公司煉油廠，新疆獨山子833600）

文章針對目前困擾芳烴抽提蒸餾裝置正常運行的問題，通過化工計算軟件繪出各種操作條件下環(huán)丁砜溶劑的特性曲線，進而找出問題的根源，并提出相應技術改造措施,希望為今后裝置平穩(wěn)運行和改造提供參考。

芳烴；抽提蒸餾；環(huán)丁砜；特性

1 裝置及工藝流程簡介

1.1 裝置簡介

獨山子煉油廠重整加氫聯合車間抽提蒸餾裝置于2003年8月9日一次試車投產成功，年處理乙烯裂解汽油12.25×104t。采用國內設計開發(fā)的環(huán)丁砜+助溶劑的抽提蒸餾分離芳烴工藝技術，直接生產苯產品。該工藝以環(huán)丁砜+助溶劑為復合溶劑，增強溶劑體系對C6組份的溶解能力，使抽提蒸餾塔的操作平穩(wěn)，易于控制；助溶劑的加入，使得溶劑回收塔在相同的苛刻操作條件下,貧溶劑中的苯含量顯著降低，從而使芳烴收率得到明顯提高。生產運行10年過程中，逐漸出現了諸多問題：溶劑再生系統操作不穩(wěn)定、循環(huán)溶劑質量差、設備腐蝕泄漏、芳烴回收率低、溶劑回收塔操作不穩(wěn)定等一系列問題，嚴重影響了裝置的正常運行。文章通過對抽提蒸餾裝置生產運行中存在的問題進行深度分析，找出目前的解決辦法并提出相應技術改造措施，希望為今后裝置平穩(wěn)運行和擴能改造提供參考。

1.2 抽提蒸餾工藝流程

芳烴抽提蒸餾裝置包括：預分餾、抽提蒸餾、溶劑回收和溶劑再生共4部分。裂解汽油經預分餾塔切割出C6餾份，塔頂C6餾份與貧溶劑換熱后進入抽提蒸餾塔中部，在復合溶劑的作用下，非芳烴從塔頂蒸出得到抽余油，作為非芳烴產品出裝置，抽提蒸餾塔底的富溶劑進入回收塔進行苯和溶劑分離，塔頂出苯產品，塔底貧溶劑循環(huán)回抽提蒸餾塔。部分溶劑進行減壓再生，以保持其良好的性能和溶劑系統的潔凈。工藝流程見圖1。

圖1 抽提蒸餾工藝流程簡圖Fig.1Extractive distillation process flow diagram

2 存在問題及原因分析

2.1 助溶劑逐漸減少、溶劑質量差

溶劑再生系統投用后,溶劑中助溶劑含量由開工初期的15%在短時間內下降到6%，損失嚴重，目前裝置溶劑系統已經不含有助溶劑成份。同時溶劑再生系統問題突出表現在處理量?。▋H為0.9t·h-1，設計值1.5t·h-1）和再生的溶劑質量差，系統溶劑酸化速度快（見圖2），抽提性能下降，嚴重腐蝕管線設備，已不能滿足裝置運行要求。開工后溶劑系統pH值變化見圖2。 2006年5月，抽提蒸餾塔回流罐因腐蝕多處泄漏，塔頂水冷卻器管束腐蝕泄漏，回流泵拆開檢修時發(fā)現葉輪腐蝕嚴重，出口管線被大量溶劑降解物堵塞，造成裝置停工檢修。

圖2 環(huán)丁砜溶劑pH值變化曲線圖Fig.2pH value curve for sulfolane solvent

抽提蒸餾溶劑再生工藝采用抽真空蒸餾法，由于環(huán)丁砜在高溫下會發(fā)生降解,因此再生系統采用負壓操作，通過降低復合溶劑蒸餾的沸點,使復合溶劑汽化，實現揮發(fā)物和非揮發(fā)物的分離，達到溶劑再生的目的[1]。

溶劑再生系統在表壓20kPa高真空操作條件下，溶劑再生罐溫度在176℃左右時，再生溶劑全部以汽相形式進入溶劑再生冷凝器。按照原工藝設計，再生溶劑在再生冷凝器內全部冷凝，同時在再生冷凝器內形成一定液封。而實際操作中再生溶劑量波動較大，液封無法實現,同時溶劑再生冷后溫度大幅波動，冷后溫度經常超出80℃，部分再生溶劑以汽相流出再生冷凝器時，被抽真空蒸汽夾帶至安全放空系統。這其中助溶劑由于組份較輕，損失較大，直接造成了溶劑系統助溶劑含量的逐漸下降。同時由于助溶劑從抽真空系統隨水逐漸排出，造成裝置內彌滿刺激氣味,對人和環(huán)境的安全造成了很大影響。

再生罐D-3106屬于臥式容器，再沸器E-3110為插入式，再沸器與罐底間距離小（約150mm），容垢空間和納垢能力較小。采用220℃、2.2MPa蒸汽進行加熱，產生的積垢物逐漸增加后影響再沸器管束的傳熱效果，為保證再生溶劑量，又不斷增加蒸汽量，導致管束周圍的局部溫度較高，存在高溫分解現象，因此造成系統溶劑再生量逐漸下降，再生效果差，系統中環(huán)丁砜溶劑劣化嚴重等現象。

2.2 溶劑回收塔無法建立穩(wěn)定的熱虹吸

裝置開工生產運行初期，抽提回收塔再沸器加熱蒸汽量波動大，與塔內介質傳熱效果差，經常出現再沸器進、出口溫差大，塔底溫度低于正常工藝指標現象，造成生產操作波動，產品無法持續(xù)合格進罐。為了保證再沸器的正常操作，車間將一股苯產品引入溶劑回收塔底的再沸器入口，保證裝置的運行。

抽提回收塔的再沸器為外置立式熱虹吸再沸器，采用220℃、2.2MPa蒸汽進行加熱。純環(huán)丁砜溶劑在塔內負壓條件下沸點為250℃，在塔內175℃的操作條件下無法形成汽相，而由于助溶劑的存在，形成的共沸物使復合溶劑沸點降低，可以達到、滿足熱虹吸的要求。但是由于開工后助溶劑在再生系統的大量損失，導致復合溶劑中基本無助溶劑，因此，環(huán)丁砜溶劑在回收塔內無法建立正常的熱虹吸操作。

2.3 抽提蒸餾塔頂抽余油苯含量高

抽提蒸餾裝置于2003年開工后，車間對裝置進行了標定，抽余油產品純度為85.4%，而目前抽提蒸餾裝置抽余油中苯含量保持在40%～50%之間，與2003年標定16.4%分析相差較大。目前，裝置抽余油苯含量明顯偏高，不能作為調和汽油組份外送石腦油罐，因此，車間將這部分抽余油改入液-液抽提裝置的B系列抽提塔，作為抽余油配比料，但這樣同時造成了B系列加工量的下降和整個裝置的能耗上升。

2.3.1 貧溶劑中帶苯的影響溶劑回收塔主要分離苯和回收溶劑，為了維持塔底的熱虹吸，改善塔底的傳熱效果，同時防止溶劑局部高溫而產生的分解，在無助溶劑的情況下向再沸器中注入適量的苯產品，維持熱虹吸操作。圖3為壓力130kPa（表壓）、溫度170℃條件下，環(huán)丁砜含苯量和汽化率的曲線圖。

圖3 環(huán)丁砜含苯量和汽化率曲線圖Fig.3Bnzene content versus and sulfolane vaporization rate graph

從圖3可以看出，為了保證熱虹吸操作，貧溶劑中必然帶苯。因此部分苯隨貧溶劑進入抽提蒸餾塔的第72層上部塔盤，而貧溶劑進塔的溫度控制在125℃，導致貧溶劑中的苯直接蒸發(fā)汽化，隨塔內汽相的非芳烴聚集于塔頂，造成塔頂抽余油苯含量過高。

2.3.2 溶劑比的影響助溶劑在環(huán)丁砜溶劑中不僅可以降低共沸物的沸點，同時可以改善環(huán)丁砜溶劑對苯的溶解度和選擇性，但是由于助溶劑的損失，導致相同溶劑比下對苯的溶解度下降，塔頂抽余油中苯含量上升。相同碳數的環(huán)烷烴和芳烴的沸點隨溶劑含量的降低而下降。為了保證苯產品的收率，只有通過增加溶劑比來提高對苯的溶解度，但過大的溶劑比不僅增加了過程能耗,同時又造成塔的液相負荷偏大,為滿足一定的抽提效果，致使塔底蒸汽耗量增加。

抽提蒸餾塔回流的作用是降低塔頂抽余油中的溶劑含量，而非提高塔的精餾效果[2]。塔底液相負荷的增加，勢必造成汽相負荷上升，回流比增加，不僅使溶劑選擇性降低，而且容易產生液液兩相，使操作不穩(wěn)定，因此，塔內過大的汽液相負荷同時也會造成抽余油中苯含量增加。

2.4 貧溶劑泵自停

為了提高抽余油純度，操作上增加了溶劑比，但是經常導致貧溶劑泵由于負荷過大，出現超載、自停的現象。操作中只能規(guī)定最大的貧溶劑量，如果提高裝置加工量，就會降低抽提蒸餾塔的溶劑比，造成抽余油中苯含量的上升。

3 采取技術措施及建議

3.1 改變溶劑再生方式，提高循環(huán)溶劑的質量

針對溶劑再生系統存在的問題，停用抽提蒸餾再生系統，將抽提蒸餾系統的環(huán)丁砜溶劑改至芳烴液-液抽提裝置進行連續(xù)再生，使抽提蒸餾裝置的溶劑質量得到很大提高。但仍然不能解決抽提蒸餾塔和回收塔再沸器無法正常建立熱虹吸、抽余油中苯含量高的問題。

3.2 溶劑系統增加水循環(huán)

借鑒液-液抽提系統的再生和溶劑循環(huán)方式，增加水循環(huán)。在溶劑回收塔再沸器底部增加汽提汽線，降低回收塔溶劑分壓、防止溶劑熱分解同時，保證塔底再沸器建立正常的熱虹吸。圖4為壓力50kPa（表壓）、含水3%的環(huán)丁砜在不同溫度下的汽化率曲線。

圖4 環(huán)丁砜汽化率與溫度曲線圖Fig.4Sulfolane vaporization versus temperature graph

由圖4可以看出，由于水的存在，在170℃操作條件下，可以使環(huán)丁砜部分汽化，建立熱虹吸操作。因此，由于增加了注水，可以停止注苯，保證貧溶劑質量，提高抽提蒸餾塔抽提效果和抽余油純度。減少由于溶劑比過大，抽提蒸餾塔汽液相負荷過大，貧溶劑泵自停等問題。

3.3 再生罐底部增加蒸汽線、冷卻器增加液封線

蒸汽的增加可以有助于降低溶劑的沸點，同時防止溶劑高溫、熱分解，促使溶劑有效閃蒸，能有效提高再生溶劑量和再生效果。

圖5為在130kPa（表壓）、溫度170℃條件下，不同水含量時環(huán)丁砜的汽化率曲線。

圖5 環(huán)丁砜汽化率和含水量關系曲線圖Fig.5Sulfolane vaporization rate versus water content graph

從圖5可以看出，隨著環(huán)丁砜中水含量的增加，環(huán)丁砜的汽化率上升。

冷卻器E-3111底部出口線增加U型彎，使閃蒸出來的環(huán)丁砜溶劑在E-3111內形成液封，減少閃蒸出來的汽相環(huán)丁砜被蒸汽抽空系統帶走的問題。

4 結論

（1）在未進行技術改造前，停用抽提蒸餾溶劑再生系統。溶劑通過液-液抽提裝置進行再生，同時溶劑回收塔進行注苯操作，注苯量在5%左右，保證塔底再沸器的正常熱虹吸操作。

（2）溶劑系統增加水循環(huán)工藝改造，溶劑回收塔底再沸器增加汽提蒸汽線，保證溶劑回收塔再沸器建立正常的熱虹吸，停止注苯操作，減少貧溶劑帶苯，提高抽余油純度。

（3）再生罐底部增加蒸汽線、冷卻器增加液封線，保證再生系統的正常操作。

Problem analysis for aromaticse xtraction distillation unit

SU Jian1，ZHU Xiao-dong2
（1.Sichuan Petrochemical Corporation，Chengdu 611930，China；2.Dushanzi Petrochemical Corporation，Dushanzi 833900，China）

The characteristic curves of sulfolane were plotted by chemical engineering calculation software to find out the roots of abnormal operating of aromatics extraction distillation unit.The technical reconstruction measures were prospected.It is expected to provide references for steady operating and technology improvement.

aromatic；extraction distillation；sulfolane；characteristics

TQ624.2

A

1002-1124（2014）01-0053-03

2013-10-28

蘇?。?983-），男，四川大學在讀化工碩士研究生，助理工程師，先后在獨山子石化，四川石化從事煉油生產技術管理工作。