芳烃抽提蒸馏装置生产运行问题分析

苏健，朱晓东

（1.四川石化公司生产三部，四川成都611930；2.独山子石化公司炼油厂，新疆独山子833600）

生产与技术改造

芳烃抽提蒸馏装置生产运行问题分析

苏健1，朱晓东2

（1.四川石化公司生产三部，四川成都611930；2.独山子石化公司炼油厂，新疆独山子833600）

文章针对目前困扰芳烃抽提蒸馏装置正常运行的问题，通过化工计算软件绘出各种操作条件下环丁砜溶剂的特性曲线，进而找出问题的根源，并提出相应技术改造措施,希望为今后装置平稳运行和改造提供参考。

芳烃；抽提蒸馏；环丁砜；特性

1 装置及工艺流程简介

1.1 装置简介

独山子炼油厂重整加氢联合车间抽提蒸馏装置于2003年8月9日一次试车投产成功，年处理乙烯裂解汽油12.25×104t。采用国内设计开发的环丁砜+助溶剂的抽提蒸馏分离芳烃工艺技术，直接生产苯产品。该工艺以环丁砜+助溶剂为复合溶剂，增强溶剂体系对C6组份的溶解能力，使抽提蒸馏塔的操作平稳，易于控制；助溶剂的加入，使得溶剂回收塔在相同的苛刻操作条件下,贫溶剂中的苯含量显著降低，从而使芳烃收率得到明显提高。生产运行10年过程中，逐渐出现了诸多问题：溶剂再生系统操作不稳定、循环溶剂质量差、设备腐蚀泄漏、芳烃回收率低、溶剂回收塔操作不稳定等一系列问题，严重影响了装置的正常运行。文章通过对抽提蒸馏装置生产运行中存在的问题进行深度分析，找出目前的解决办法并提出相应技术改造措施，希望为今后装置平稳运行和扩能改造提供参考。

1.2 抽提蒸馏工艺流程

芳烃抽提蒸馏装置包括：预分馏、抽提蒸馏、溶剂回收和溶剂再生共4部分。裂解汽油经预分馏塔切割出C6馏份，塔顶C6馏份与贫溶剂换热后进入抽提蒸馏塔中部，在复合溶剂的作用下，非芳烃从塔顶蒸出得到抽余油，作为非芳烃产品出装置，抽提蒸馏塔底的富溶剂进入回收塔进行苯和溶剂分离，塔顶出苯产品，塔底贫溶剂循环回抽提蒸馏塔。部分溶剂进行减压再生，以保持其良好的性能和溶剂系统的洁净。工艺流程见图1。

图1 抽提蒸馏工艺流程简图Fig.1Extractive distillation process flow diagram

2 存在问题及原因分析

2.1 助溶剂逐渐减少、溶剂质量差

溶剂再生系统投用后,溶剂中助溶剂含量由开工初期的15%在短时间内下降到6%，损失严重，目前装置溶剂系统已经不含有助溶剂成份。同时溶剂再生系统问题突出表现在处理量小（仅为0.9t·h-1，设计值1.5t·h-1）和再生的溶剂质量差，系统溶剂酸化速度快（见图2），抽提性能下降，严重腐蚀管线设备，已不能满足装置运行要求。开工后溶剂系统pH值变化见图2。 2006年5月，抽提蒸馏塔回流罐因腐蚀多处泄漏，塔顶水冷却器管束腐蚀泄漏，回流泵拆开检修时发现叶轮腐蚀严重，出口管线被大量溶剂降解物堵塞，造成装置停工检修。

图2 环丁砜溶剂pH值变化曲线图Fig.2pH value curve for sulfolane solvent

抽提蒸馏溶剂再生工艺采用抽真空蒸馏法，由于环丁砜在高温下会发生降解,因此再生系统采用负压操作，通过降低复合溶剂蒸馏的沸点,使复合溶剂汽化，实现挥发物和非挥发物的分离，达到溶剂再生的目的[1]。

溶剂再生系统在表压20kPa高真空操作条件下，溶剂再生罐温度在176℃左右时，再生溶剂全部以汽相形式进入溶剂再生冷凝器。按照原工艺设计，再生溶剂在再生冷凝器内全部冷凝，同时在再生冷凝器内形成一定液封。而实际操作中再生溶剂量波动较大，液封无法实现,同时溶剂再生冷后温度大幅波动，冷后温度经常超出80℃，部分再生溶剂以汽相流出再生冷凝器时，被抽真空蒸汽夹带至安全放空系统。这其中助溶剂由于组份较轻，损失较大，直接造成了溶剂系统助溶剂含量的逐渐下降。同时由于助溶剂从抽真空系统随水逐渐排出，造成装置内弥满刺激气味,对人和环境的安全造成了很大影响。

再生罐D-3106属于卧式容器，再沸器E-3110为插入式，再沸器与罐底间距离小（约150mm），容垢空间和纳垢能力较小。采用220℃、2.2MPa蒸汽进行加热，产生的积垢物逐渐增加后影响再沸器管束的传热效果，为保证再生溶剂量，又不断增加蒸汽量，导致管束周围的局部温度较高，存在高温分解现象，因此造成系统溶剂再生量逐渐下降，再生效果差，系统中环丁砜溶剂劣化严重等现象。

2.2 溶剂回收塔无法建立稳定的热虹吸

装置开工生产运行初期，抽提回收塔再沸器加热蒸汽量波动大，与塔内介质传热效果差，经常出现再沸器进、出口温差大，塔底温度低于正常工艺指标现象，造成生产操作波动，产品无法持续合格进罐。为了保证再沸器的正常操作，车间将一股苯产品引入溶剂回收塔底的再沸器入口，保证装置的运行。

抽提回收塔的再沸器为外置立式热虹吸再沸器，采用220℃、2.2MPa蒸汽进行加热。纯环丁砜溶剂在塔内负压条件下沸点为250℃，在塔内175℃的操作条件下无法形成汽相，而由于助溶剂的存在，形成的共沸物使复合溶剂沸点降低，可以达到、满足热虹吸的要求。但是由于开工后助溶剂在再生系统的大量损失，导致复合溶剂中基本无助溶剂，因此，环丁砜溶剂在回收塔内无法建立正常的热虹吸操作。

2.3 抽提蒸馏塔顶抽余油苯含量高

抽提蒸馏装置于2003年开工后，车间对装置进行了标定，抽余油产品纯度为85.4%，而目前抽提蒸馏装置抽余油中苯含量保持在40%～50%之间，与2003年标定16.4%分析相差较大。目前，装置抽余油苯含量明显偏高，不能作为调和汽油组份外送石脑油罐，因此，车间将这部分抽余油改入液-液抽提装置的B系列抽提塔，作为抽余油配比料，但这样同时造成了B系列加工量的下降和整个装置的能耗上升。

2.3.1 贫溶剂中带苯的影响溶剂回收塔主要分离苯和回收溶剂，为了维持塔底的热虹吸，改善塔底的传热效果，同时防止溶剂局部高温而产生的分解，在无助溶剂的情况下向再沸器中注入适量的苯产品，维持热虹吸操作。图3为压力130kPa（表压）、温度170℃条件下，环丁砜含苯量和汽化率的曲线图。

图3 环丁砜含苯量和汽化率曲线图Fig.3Bnzene content versus and sulfolane vaporization rate graph

从图3可以看出，为了保证热虹吸操作，贫溶剂中必然带苯。因此部分苯随贫溶剂进入抽提蒸馏塔的第72层上部塔盘，而贫溶剂进塔的温度控制在125℃，导致贫溶剂中的苯直接蒸发汽化，随塔内汽相的非芳烃聚集于塔顶，造成塔顶抽余油苯含量过高。

2.3.2 溶剂比的影响助溶剂在环丁砜溶剂中不仅可以降低共沸物的沸点，同时可以改善环丁砜溶剂对苯的溶解度和选择性，但是由于助溶剂的损失，导致相同溶剂比下对苯的溶解度下降，塔顶抽余油中苯含量上升。相同碳数的环烷烃和芳烃的沸点随溶剂含量的降低而下降。为了保证苯产品的收率，只有通过增加溶剂比来提高对苯的溶解度，但过大的溶剂比不仅增加了过程能耗,同时又造成塔的液相负荷偏大,为满足一定的抽提效果，致使塔底蒸汽耗量增加。

抽提蒸馏塔回流的作用是降低塔顶抽余油中的溶剂含量，而非提高塔的精馏效果[2]。塔底液相负荷的增加，势必造成汽相负荷上升，回流比增加，不仅使溶剂选择性降低，而且容易产生液液两相，使操作不稳定，因此，塔内过大的汽液相负荷同时也会造成抽余油中苯含量增加。

2.4 贫溶剂泵自停

为了提高抽余油纯度，操作上增加了溶剂比，但是经常导致贫溶剂泵由于负荷过大，出现超载、自停的现象。操作中只能规定最大的贫溶剂量，如果提高装置加工量，就会降低抽提蒸馏塔的溶剂比，造成抽余油中苯含量的上升。

3 采取技术措施及建议

3.1 改变溶剂再生方式，提高循环溶剂的质量

针对溶剂再生系统存在的问题，停用抽提蒸馏再生系统，将抽提蒸馏系统的环丁砜溶剂改至芳烃液-液抽提装置进行连续再生，使抽提蒸馏装置的溶剂质量得到很大提高。但仍然不能解决抽提蒸馏塔和回收塔再沸器无法正常建立热虹吸、抽余油中苯含量高的问题。

3.2 溶剂系统增加水循环

借鉴液-液抽提系统的再生和溶剂循环方式，增加水循环。在溶剂回收塔再沸器底部增加汽提汽线，降低回收塔溶剂分压、防止溶剂热分解同时，保证塔底再沸器建立正常的热虹吸。图4为压力50kPa（表压）、含水3%的环丁砜在不同温度下的汽化率曲线。

图4 环丁砜汽化率与温度曲线图Fig.4Sulfolane vaporization versus temperature graph

由图4可以看出，由于水的存在，在170℃操作条件下，可以使环丁砜部分汽化，建立热虹吸操作。因此，由于增加了注水，可以停止注苯，保证贫溶剂质量，提高抽提蒸馏塔抽提效果和抽余油纯度。减少由于溶剂比过大，抽提蒸馏塔汽液相负荷过大，贫溶剂泵自停等问题。

3.3 再生罐底部增加蒸汽线、冷却器增加液封线

蒸汽的增加可以有助于降低溶剂的沸点，同时防止溶剂高温、热分解，促使溶剂有效闪蒸，能有效提高再生溶剂量和再生效果。

图5为在130kPa（表压）、温度170℃条件下，不同水含量时环丁砜的汽化率曲线。

图5 环丁砜汽化率和含水量关系曲线图Fig.5Sulfolane vaporization rate versus water content graph

从图5可以看出，随着环丁砜中水含量的增加，环丁砜的汽化率上升。

冷却器E-3111底部出口线增加U型弯，使闪蒸出来的环丁砜溶剂在E-3111内形成液封，减少闪蒸出来的汽相环丁砜被蒸汽抽空系统带走的问题。

4 结论

（1）在未进行技术改造前，停用抽提蒸馏溶剂再生系统。溶剂通过液-液抽提装置进行再生，同时溶剂回收塔进行注苯操作，注苯量在5%左右，保证塔底再沸器的正常热虹吸操作。

（2）溶剂系统增加水循环工艺改造，溶剂回收塔底再沸器增加汽提蒸汽线，保证溶剂回收塔再沸器建立正常的热虹吸，停止注苯操作，减少贫溶剂带苯，提高抽余油纯度。

（3）再生罐底部增加蒸汽线、冷却器增加液封线，保证再生系统的正常操作。

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

苏健（1983-），男，四川大学在读化工硕士研究生，助理工程师，先后在独山子石化，四川石化从事炼油生产技术管理工作。