環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝在慶陽石化公司的應用①

李俊奎 張振泰 于新文 許 佳 吳占永

（1.中國石油慶陽石化公司 2.中國石油寧夏石化公司）

中國石油慶陽石化公司原油加工能力300×104t／a，二聯(lián)合建設60×104t／a催化重整，配套10×104t／a苯抽提裝置，采用中國石化集團石油化工科學研究院抽提蒸餾工藝專利技術［1］。該技術以環(huán)丁砜加專用助溶劑的復合溶劑體系作為抽提溶劑，回收重整汽油中的苯產(chǎn)品，同時生產(chǎn)無苯清潔汽油。苯抽提裝置于2010年10月一次開車成功，3年來裝置運行平穩(wěn)，苯產(chǎn)品質(zhì)量和能耗指標均達到設計要求。本文總結了SED工藝在慶陽石化的應用情況，并且針對運行中出現(xiàn)抽提蒸餾塔液泛、脫C6塔塔底熱量沒有有效利用、白土失活的問題進行了分析，提出了解決方法。

1 工藝流程

苯抽提裝置原料為來自上游重整裝置的穩(wěn)定汽油，按年操作8 400h計，年處理量為51.5×104t／a，切割出其中的C6餾分油作為抽提進料。抽提裝置由脫C6塔、抽提蒸餾、溶劑回收與再生、苯精制、輔助等5個部分組成。采用環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝，利用溶劑對原料中各組分相對揮發(fā)度影響的不同，通過精餾實現(xiàn)芳烴與非芳烴分離［2］。溶劑和C6餾分在抽提蒸餾塔接觸形成氣液兩相，由于溶劑與芳烴的作用力更強，使非芳烴富集于氣相，于塔頂排出；芳烴富集于液相，于塔底排出。富集芳烴的液相進入溶劑回收塔，在塔內(nèi)進行芳烴與溶劑的分離，溶劑從塔底循環(huán)使用，苯從塔頂抽出，進入白土罐，脫出微量的烯烴后，得到合格的苯產(chǎn)品。圖1為苯抽提流程示意圖。本工藝采用環(huán)丁砜－助溶劑的復合溶劑，增強了溶劑體系對C6餾分的溶解能力，避免抽提蒸餾塔出現(xiàn)兩個液相，使抽提蒸餾塔操作穩(wěn)定，易于控制；同時加入助溶劑后，使得溶劑回收塔在相同的操作苛刻度下，貧溶劑中苯含量顯著降低，從而顯著提高芳烴收率。

2 工業(yè)應用情況

2.1 原料情況

苯抽提裝置原料性質(zhì)見表1。由于上游重整裝置汽油辛烷值控制在97（設計102），重整反應溫度510℃（設計溫度530℃），反應在低苛刻度下進行。所以重整汽油中苯質(zhì)量分數(shù)為3.5%，低于設計值4.62%，造成抽提進料中苯質(zhì)量分數(shù)為25.5%，低于設計值30%。為了保證抽提蒸餾塔操作平穩(wěn)，需要開大返苯線混苯，將進料中苯質(zhì)量分數(shù)控制在30%，增加了裝置負荷。抽提原料中甲苯質(zhì)量分數(shù)設計為0.05%，實際控制在0，保證了苯產(chǎn)品質(zhì)量。

表1 原料組成情況Table 1 Composition of raw materials

2.2 物料平衡

裝置物料平衡情況如表2所示。由于重整反應處于低苛刻度，進料中苯含量低于設計值，所以產(chǎn)品中苯收率比設計值低，非芳烴比設計收率高。加工損失僅為0.07%，小于SED工藝在海南和青島的應用［3－4］，裝置運行良好。

表2 物料平衡Table 2 Mass balance

2.3 主要操作參數(shù)

裝置主要參數(shù)如表3所示。由表3可以看出，主要操作參數(shù)均達到或接近設計值。脫C6塔和抽提蒸餾塔長時間處于氮氣補壓狀態(tài)，為了減少氮氣消耗，脫C6塔和溶劑回收塔兩塔壓力控制比設計值低0.005MPa。同時為了保證苯產(chǎn)品質(zhì)量，防止非芳烴帶入溶劑收回塔，影響苯純度，在保證抽余油中苯質(zhì)量分數(shù)低于0.1%的前提下，抽提蒸餾塔靈敏板溫度控制比設計值高5℃。在表3所示的操作條件下，裝置平穩(wěn)運行。

表3 主要操作參數(shù)Table 3 Main operating parameters

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量

如表4所示，重組分汽油和非芳烴均達到設計要求。苯產(chǎn)品質(zhì)量如表5所示，苯產(chǎn)品純度≥99.95%，結晶點5.42℃，總硫質(zhì)量分數(shù)≤1mg／kg，各項指標均達到設計要求，苯回收率99.81%，高于設計值0.61%。

表4 重組分和非芳烴產(chǎn)品質(zhì)量Table 4 Qualities of heavy constituent oil and non aromatic hydrocarbons

表5 苯產(chǎn)品質(zhì)量Table 5 Quality of benzene

2.5 裝置能耗

裝置能源消耗情況如表6所示。氮氣由于各塔處于補壓狀態(tài)，消耗高于設計值。目前氣溫較低，冷卻器冷卻水未全部投用，所以循環(huán)水消耗小于設計值。如下文所述進行了脫C6塔換熱改造，停用了A802空冷兩臺，并且受氣溫影響，停用部分空冷，電耗也小于設計值。其他能源消耗均達到設計要求，總能耗比設計值低0.73kgE0／t。

表6 裝置能耗情況Table 6 Energy consumption of the unit

3 裝置運行中出現(xiàn)的問題及解決方法

3.1 抽提蒸餾塔液泛

抽提蒸餾塔在裝置開車1年多后，經(jīng)常會出現(xiàn)液泛。主要現(xiàn)象為：塔底液位短時間內(nèi)急劇下降，如圖2所示，液位在10min內(nèi)，從1.89m下降至0.24 m，塔頂溫度和回流罐液位迅速上升，嚴重影響裝置的平穩(wěn)操作。發(fā)生液泛主要原因是：（1）抽提進料中烯烴含量高，或者由于苯產(chǎn)品長時間回煉，導致溶劑中烯烴含量高。而溶劑中烯烴含量高，環(huán)丁砜容易發(fā)泡。（2）為了控制系統(tǒng)的pH值，系統(tǒng)中定期加入單乙醇胺，單乙醇胺加入量多也造成溶劑質(zhì)量下降。（3）原料中苯含量波動大，造成抽提蒸餾塔波動大。當發(fā)生液泛時，采取如下措施：減小塔底蒸汽，全回流操作，抽提蒸餾系統(tǒng)切進料；將非芳改進進料緩沖罐，防止溶劑跑損；及時將苯改進進料緩沖罐，防止污染苯產(chǎn)品；及時切出白土罐，防止白土失活；抽提蒸餾塔和溶劑回收塔循環(huán)，液位正常后升溫，進料。

針對容易造成液泛的幾個因素，筆者通過以下幾個措施解決了抽提蒸餾塔的液泛問題：（1）嚴格控制進料中的烯烴質(zhì)量分數(shù)低于3%。（2）平穩(wěn)操作，盡量減少苯產(chǎn)品的回煉，減少烯烴在溶劑中的累積。（3）做好裝置的氣密、消漏工作，減少環(huán)丁砜的分解，從而減少單乙醇胺的加注。（4）調(diào)整好脫C6塔的操作，保證進料中苯含量穩(wěn)定，當苯含量低時，及時調(diào)整混苯量。（5）定期加入消泡劑。

3.2 脫C6塔塔底熱量沒有充分利用

苯抽提裝置自投產(chǎn)以來，裝置運行平穩(wěn)，但脫C6塔塔底汽油經(jīng)過空冷和水冷冷卻后出裝置，熱量沒有有效利用。2012年8月，增加一臺換熱器，如圖3所示。利用脫C6塔塔底熱量對重整裝置脫戊烷進料進行加熱，充分利用重組分油熱量。改造后主要工藝參數(shù)如表7所示，脫C6塔進料溫度提高了7℃，加熱蒸汽消耗減少1 000kg／h，并且停用空冷A802兩臺，提高了經(jīng)濟效益。

表7 主要工藝參數(shù)變化Table 7 Changes of main process parameters

3.3 白土失活

經(jīng)抽提蒸餾和溶劑回收得到的苯產(chǎn)品中可能含有痕量的烯烴和其他雜質(zhì)，會顯著影響苯產(chǎn)品的酸洗比色和中性試驗的指標。為除去這些痕量雜質(zhì)，苯產(chǎn)品需經(jīng)白土處理。白土自2010年10月開工后，使用12個月后溫度從最初的145℃提至185℃，然后迅速失活。陳尋成等［3］通過嚴格控制白土罐初次投用溫度來延長白土的壽命。此外，通過嚴格控制溶劑回收塔頂?shù)谋郊兌仍?9.9%以上，裝置一旦出現(xiàn)波動或回收塔頂苯樣品的純度小于99.8%，白土罐及時切出。如圖4所示，采取措施后，白土使用12個月后反應溫度為154℃，依然保持了較好的活性。

5 結論

環(huán)丁砜抽提蒸餾技術在慶陽石化公司成功應用，于2010年10月一次開車成功，裝置平穩(wěn)運行。產(chǎn)品質(zhì)量、主要操作參數(shù)以及裝置能耗均達到設計指標。對運行中存在的抽提蒸餾塔液泛、脫C6塔底熱量沒有有效利用、白土失活等問題進行了分析，提出了優(yōu)化方案，保證了裝置長周期平穩(wěn)運行，提高了經(jīng)濟效益。

［1］中國石化集團石油化工科學研究院.慶陽石化公司10萬噸／年苯抽提工藝包［P］.中國：ZL99107785.7，ZL01119818.4，2009.

［2］張志良 肖慶偉.SED芳烴抽提工藝的工業(yè)應用［J］.石油煉制與化工，2008，39（4）：41－45.

［3］陳尋成，唐文成.環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝在海南煉化苯抽提裝置的應用［J］.石油煉制與化工，2007，38（10）：12－15.

［4］王新建.環(huán)丁砜抽提蒸餾工藝在青島石化苯抽提裝置的應用［J］.現(xiàn)代化工，2008（8）：68－70.