劣化环丁砜阴离子交换树脂再生技术的应用

荆益龙，秦 珊

(中国石化中原油田分公司石油化总厂，河南濮阳 457165)

0 前言

在石油化工生产中，环丁砜是理想的芳烃抽提溶剂。由于它密度大，对芳烃的溶解性和选择性都非常好，在中原油田石化总厂芳烃抽提装置中得到很好的应用。在装置长周期运行过程中，发现环丁砜溶剂的颜色逐渐变深，劣化形成酸性物质，pH值下降，造成设备腐蚀，溶剂损耗增加，使抽提能力下降。这些都严重影响环丁砜抽提装置的经济效益和正常运行。在平日生产中主要靠加入单乙醇胺调节溶剂的pH值，但这不能解决根本问题，而且加入过量单乙醇胺还易造成水系统的乳化以及对芳烃质量带来影响。通过查阅中石化石科院的研究实验结论，发现环丁砜劣化的化学过程是环丁砜水解开环生成酸性物质的过程。其中酸性物质主要是磺酸，还有少量的羧酸及硫酸，沉淀物是以Fe盐为主的磺酸盐，还有部分磺酸乙醇胺盐。基于此，发现采用离子交换树脂脱除酸性物质效果非常好，它交换容量大，使用寿命长，稳定性能好，再生性能好，采用该项离子交换技术，还可以脱除生产过程中环丁砜溶剂里累积的氯离子，这也是令中原油田石油化工总厂环丁砜抽提装置面临的一大难题。

中原油田石化总厂决定采用该项新技术，建设劣化环丁砜再生装置与10万t/a芳烃抽提装置配套，以解决环丁砜劣化问题。

1 技术简介

劣化环丁砜再生单元采用的是离子交换的原理，选择交换容量大，稳定性和再生性能好以及使用寿命长的阴离子交换树脂，用离子交换方法，除去环丁砜在生产过程中劣化产生的酸性物质和累积的氯离子，从而使环丁砜性质恢复到新鲜状态。

其反应可以用下列方程式表达:

阳离子交换树脂

阴离子交换树脂

阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成

由此可看出，再生溶剂中的Cl离子已分别被树脂上的H+和OH－所取代，而反应生成物只有H2O，故达到了去除溶剂中的Cl离子作用。

2 工艺流程

劣化环丁砜再生装置分为离子交换与树脂再生两个部分。其进料为10万t/a芳烃抽提装置的贫溶剂，设计能力为5 t/h，约为系统溶剂循环量的10%，离子交换部分采用单塔间歇操作，年开工7 000 h，年处理能力3.5万t/a，树脂再生部分年操作200 h左右，装置的操作弹性范围50% ～110%。

中原油田石化总厂劣化环丁砜再生装置的进料为10万t/a芳烃抽提装置的贫溶剂，来自回收塔塔底的贫溶剂经贫溶剂泵升压，分别经水汽提塔再沸器，贫富溶剂换热器换热，贫剂过滤器SR－201过滤后，抽出5 t/h作为劣化环丁砜再生装置的进料，控量进入劣化环丁砜再生装置。

进入劣化贫溶剂再生装置的贫溶剂在流量控制下，由进料冷却器E－251冷却至45℃左右后，分别经过进料过滤器SR－252滤除其中的机械杂质和大分子聚合物，以保证操作，避免杂质进入树脂塔，然后自上而下送入树脂塔T－251与树脂进行离子交换，除去贫溶剂环丁砜中的氯离子和酸性物质。经树脂塔除去氯离子和酸性物质后的再生贫溶剂，再经树脂捕捉器SR－253除去其中可能携带的树脂碎沫后，作为再生溶剂产品送出劣化环丁砜再生装置，返回到10万t/a芳烃抽提装置溶剂回收塔塔底贫溶剂泵入口管线中。

树脂使用一段时间后，逐渐失去活性，此时树脂需要再生，树脂再生采用3%左右的稀NaOH溶液和脱盐水，来自槽车的30%左右的NaOH溶液和脱盐水总管的脱盐水经分别计量后，按照一定比例进入碱液罐V－251，由碱液泵P－251循环搅拌，配制成浓度为3%左右的稀NaOH溶液在碱液罐中待用，为延长树脂的使用寿命，再生用的碱液也必须经碱液过滤器SR－254除去其中的机械杂质，树脂进入再生时，首先应该充氮气将T－251中残存的贫溶剂通过排放管线排入10万t/a芳烃抽提装置的地下溶剂罐，然后用配置好浓度的稀NaOH溶液洗涤浸泡树脂，再依次分别控量用碱液，脱盐水自上而下洗涤树脂至中性。再生时产生的废碱液送出装置处理。再生时产生的废水排往石化总厂的污水处理单元进行处理，再生后的树脂充满脱盐水备用。当切换到系统使用时，先用氯气将其中水顶出排尽，再用贫溶剂自下而上充满树脂塔后，切换到系统继续使用。由于贫溶剂的凝固点较高，装置内贫溶剂的流速较低，因此溶剂管线及仪表要保温并伴热，各工艺设备要保温，以防止物料凝固。

3 处理效果及对现有装置的影响

中原石化总厂10万t/a芳烃抽提装置的环丁砜贫溶剂经过劣化环丁砜再生装置，离子交换树脂处理后，树脂塔出口环丁砜再生溶剂的氯脱除率为≥85%，氯含量≤5 mg/kg。经过离子交换树脂处理后的再生贫溶剂物理、化学性质与原料贫溶剂相当，产品的pH值＞6.5，色泽为浅黄色或浅棕色。

由于10万t/a芳烃抽提装置的贫溶剂中氯离子含量较高，劣化环丁砜再生装置的进料量相对芳烃抽提装置溶剂循环量在10%左右，对芳烃抽提装置各设备的热平衡有一定影响，需要进行适度调整操作，消除或减轻这部分影响，其次树脂塔的再生会使芳烃抽提装置溶剂损耗增加，因而在操作中注意溶剂环丁砜的回收，并控制树脂的再生系数，设备切换时，要注意用氮气置换出空气，防止空气进入芳烃抽提装置和劣化环丁砜再生装置。