順酐溶劑吸收裝置的關鍵控制工藝分析

羅 志 海

（吐哈油田石油天然氣化工廠， 新疆 鄯善 838202）

順酐溶劑吸收裝置的關鍵控制工藝分析

羅 志 海

（吐哈油田石油天然氣化工廠， 新疆 鄯善 838202）

吐哈石化廠通過引進意大利CONSER公司的溶劑吸收工藝，對原有水吸收工藝進行改造。通過對CONSER溶劑吸收工藝的研究，分別對溶劑吸收裝置中的溶劑吸收系統(tǒng)、溶劑解析系統(tǒng)和溶劑洗滌系統(tǒng)操作過程中的關鍵控制工藝進行分析，提出了可行的生產(chǎn)控制指導建議。

溶劑吸收；關鍵控制；溶劑吸收系統(tǒng)；溶劑解吸系統(tǒng)；溶劑洗滌系統(tǒng)

吐哈石化廠作為國內(nèi)首套正丁烷固定床氧化法水吸收順酐生產(chǎn)裝置，于2003年正式投產(chǎn)，年生產(chǎn)順酐2萬t。但由于水吸收工藝的限制，導致丁烷消耗在1.3～1.4 t/t，同時產(chǎn)生大量廢水排放。2007年吐哈石化廠引進意大利Conser公司的溶劑吸收工藝[1]，以鄰苯二甲酸二正丁脂（DBP）為溶劑，對順酐裝置進行了溶劑吸收工藝改造，改造后裝置運行平穩(wěn)，丁烷消耗控制在1.1～1.2 t/t，廢水排放量大幅降低。

1 溶劑吸收工藝流程簡述[2]

順酐溶劑油吸收工藝流程：反應器生成含順酐的氣體經(jīng)過部分冷卻后，在吸收塔內(nèi)順酐被溶劑有選擇的吸收，再在真空解吸塔內(nèi)的高溫負壓環(huán)境中順酐從溶劑中解吸出來，得到粗酐產(chǎn)品，最后在精制塔中粗酐中的輕重組分被真空拔除后得到精制順酐產(chǎn)品。在整個溶劑吸收工藝中，溶劑經(jīng)過離心機分離出焦油和水洗精制處理后循環(huán)使用，但由于溶劑的消耗需要定期對系統(tǒng)中溶劑進行補充。在溶劑吸收精制過程中沒有順酐與水的化學反應，沒有副反應生成，僅為物理過程，故收率高、污染小。溶劑吸收工藝流程簡圖見圖1。

圖1 溶劑吸收工藝流程簡圖Fig.1 Solvent absorption process diagram

2 溶劑吸收裝置關鍵控制工藝

2.1 溶劑吸收系統(tǒng)

2.1.1 吸收塔溫度的控制

根據(jù)亨利定律[3]，亨利系數(shù)是隨著溫度的升高而升高的，而在吸收過程中，相同分壓下，亨利系數(shù)越低越好。所以在不把過多的輕組分吸收下來的前提下，溫度控制盡可能的比較低好，但是溫度過低會引起吸收塔塔盤堵塞，控制值是塔頂循環(huán)不低于60 ℃，塔底循環(huán)不低于65 ℃，這樣能加大對順酐的吸收，同時也能減少溶劑的消耗。

2.1.2 吸收塔液位的控制

反應切風進吸收塔前，吸收塔、貧溶劑緩沖罐和氣提塔要保持高液位：保持氣提塔液位接近滿量程，吸收塔液位保持在聯(lián)鎖值上下，貧溶劑緩沖罐液位達到最高。因為在切風時會有大量的溶劑累積在塔盤上導致上述液位迅速降低嚴重時會使罐及塔體液位無法控制。同時吸收塔底液位不能超高（大于1 500 mm），否則意味著液位將漫過空氣管線進口，高流速的空氣會將液體迅速吹起，較大的沖力會損壞上方填料的支撐，破壞了填料的性能，致使裝置無法正常運行。

2.1.3 溶劑中水含量的控制

在正丁烷催化氧化制順酐過程中會生成一部分的水，含量約6%(wt)左右，進入到溶劑吸收系統(tǒng)后，水與順酐會發(fā)生反應生成副產(chǎn)物富馬酸，富馬酸的增加會減少順酐收率，嚴重時會堵塞管線，導致裝置停車。因此，在溶劑吸收系統(tǒng)運行過程中，要使用 110 ℃以上的熱空氣對溶劑里水分進行氣提，熱空氣控制在1 600 Nm3/h，盡量將溶劑中的水分氣提除去，控制在0.2%(wt)以下。

2.1.4 富溶劑中酐含量的控制

當反應有順酐產(chǎn)生時要及時化驗富溶劑中順酐的濃度，嚴格控制富溶劑的含酐量不超過15%(wt)。如果太高，真空解析塔需要更高的真空度，如果真空度太大解析塔底部的溫度會上升的205 ℃，溶劑易發(fā)生分解。另一方面，在溶劑流量不變的情況下，溶劑中含有順酐，順酐氣體吸收不完全，造成順酐的收率降低。

2.2 溶劑解析系統(tǒng)[4]

2.2.1 解析塔底溫度控制

解析塔底的溫度控制是通過塔底高壓蒸汽進行調(diào)節(jié)，解析效果的好壞與溫度控制息息相關。溫度控制過高，溶劑在負壓環(huán)境中會發(fā)生水解反應，溶劑DBP會分解成苯酐和丁醇，這將會使得溶劑完全失去吸收順酐功能，導致溶劑的消耗增大。

解吸塔塔底溫度過低，富溶劑中的順酐沒有足夠的熱量就會解吸不充分，塔底溶劑含酐增加，高溫下會使得順酐轉(zhuǎn)化成副產(chǎn)物富馬酸，富馬酸的增加將會堵塞解吸塔的規(guī)整填料，而且填料內(nèi)堵塞的富馬酸很難清洗，會嚴重影響解吸效果。同時溶劑酐含量的增高，在高溫下還會發(fā)生順酐聚合反應，聚合物粘附在塔底再沸器的列管管壁上，嚴重影響換熱性能，出現(xiàn)惡性循環(huán)，導致?lián)Q熱器、管線堵塞，必須進行停車清洗。

因此，在生產(chǎn)運行中應盡可能保證解吸塔塔底溫度不低于180 ℃，不超過200 ℃，同時加大再沸器溶劑循環(huán)流量，盡可能地減少溶劑在塔底的停留時間，保證解析效果。

2.2.2 解吸塔壓力控制

溶劑的解析過程是在真空環(huán)境中進行，解吸塔壓力控制是解析系統(tǒng)控制的重中之重。塔壓過高，富溶劑中的順酐無法的充分從溶劑中解析出來，導致溶劑中順酐的累計發(fā)生副反應。塔壓控制過低則會增大抽空系統(tǒng)負荷，對設備造成損害。一般控制解析塔的壓力維持20 mmHg左右，保證塔壓梯度：塔底在 23 mmHg，中部在 22 mmHg，頂部在21mmHg。解析塔底部、中部、上部填料的塔壓差維持在1 mmHg。

2.2.3 解吸塔中丙烯酸含量控制

丙烯酸是丁烷催化氧化反應的主要副產(chǎn)物，在解吸塔中主要存在于輕組分中，尤其在裝置開車過程中，反應單元會產(chǎn)生的比較多的丙烯酸，而過多的丙烯酸，將會嚴重影響順酐產(chǎn)品的質(zhì)量，同時容易造成解吸塔塔壓過高，影響解析效果。因此，需要控制系統(tǒng)中丙烯酸的含量，將塔頂真空度控制在20 mmHg以下，保證解吸塔底再沸器有足夠的高壓蒸汽量，將塔底溫度控制在 180～200 ℃之間，并增加塔頂回流量，減少丙烯酸在系統(tǒng)中的停留時間。特別是在開車階段，在工況及工藝允許的條件下反應的升溫速度要盡可能的加快，盡可能減少丙烯酸的產(chǎn)生，提高順酐收率。

2.3 溶劑洗滌系統(tǒng)[5]

2.3.1 溶劑和洗滌水的混合控制

溶劑洗滌系統(tǒng)是用水做萃取劑，通過水洗、沉降和離心分離等手段將溶劑中的雜質(zhì)移除。溶劑和洗滌水在混合罐中的混合效果直接影響后續(xù)離心機的分離。石化廠溶劑吸收改造投產(chǎn)初期由于混合控制不當造成乳化現(xiàn)象，導致離心機無法分離，溶劑消耗居高不下。通過分析，混合溫度和攪拌速度對乳化的影響很大，所以在操作過程要保持混合罐的溫度保持在57～63 ℃之間，攪拌速度控制在5～10 r/min，這樣可以有效的控制乳化的發(fā)生，保證離心機的分離效果。一種簡單的判斷方法：在離心機進料口前取樣，靜止30 min左右，如果兩相分層明顯，則說明混合程度較合適。

2.3.2 離心機操作控制

溶劑吸收工藝的核心就是溶劑，溶劑品質(zhì)的好壞直接影響整套裝置的運行效果和產(chǎn)品質(zhì)量。而離心機又是將溶劑中雜質(zhì)移除，確保溶劑質(zhì)量的關鍵設備，可以說離心機的操作，直接影響整套裝置的平穩(wěn)運行。

石化廠使用的離心機是阿法拉伐 CHPX718離心機，屬于蝶式高速固體排放離心機，專用于比重差較小的不同相混合流質(zhì)物料分離。離心機操作中的關鍵控制因素包括：進料控制、輕重兩項背壓調(diào)節(jié)、排渣控制和環(huán)境溫度。通過大量的生產(chǎn)實踐總結(jié)了最佳的控制條件為：溶劑與洗滌水1:1充分混合，環(huán)境溫度57 ℃，輕相背壓0.01～0.02 MPa，重相背壓0.03～0.04 MPa，排渣間隔45 min，每次排渣量15 kg。如果化驗分析輕相中含有0.05%(wt)左右的溶劑，重相中含有3.0%左右的水，說明離心機分離處于良好狀態(tài)。

3 結(jié) 語

綜上所述，通過對順酐溶劑吸收工藝的介紹，以及對溶劑吸收、溶劑解析和溶劑洗滌系統(tǒng)中關鍵控制工藝的分析，只要將相關工藝參數(shù)控制在合理的范圍，就能夠很好地保證溶劑吸收裝置的安全平穩(wěn)運行。當然，在實際生產(chǎn)運行過程中，順酐溶劑吸收裝置需要控制的工藝因素還有很多，本文只對其中一部分進行了分析并給出了生產(chǎn)指導建議。

［1］韋貴朋，鐵新華，楊獻紅，成蘭興，崔炳春．順酐回收工藝技術進展[J]．河南化工，2006(07)．

［2］馬首驥，孫凱．蘭州石化公司2萬t/a正丁烷氧化法制順丁烯二酸酐裝置工藝流程及特點[J]．石化技術與應用，2008(04)：381-385．

［3］傅獻彩．物理化學[M]．北京：高等教育出版社，2005．

［4］韓剛，楊伯倫．正丁烷氧化制順丁烯二酸酐吸收精制工藝分析[J]．現(xiàn)代化工，2006(S2)：353-356．

［5］楊立光．順酐溶劑吸收法裝置中影響溶劑洗滌效果的因素分析[J]．甘肅科技，2012，28(4)：27-28．

Analysis on the Key Control Process of Maleic Anhydride Solvent Absorption Device

LUO Zhi-hai
（Tuha Oilfield Company Petrochemical Plant, Xinjiang Shanshan 838202，China）

Tuha petrochemical factory introduced the solvent absorption process developed by Italian CONSER Company to reform the original water absorption process. Based on the research of the CONSER solvent absorption process, the key control processes of the solvent absorption system, solvent desorption system and solvent washing system in the solvent absorption equipment were analyzed respectively, and feasible production control guidance advice was put forward.

Solvent absorption; Key control; Solvent absorption system; Solvent desorption system; Solvent washing system

TQ 203

A

1671-0460（2014）11-2325-03

2014-04-08

羅志海（1979-），男，河南新鄉(xiāng)人，工程師， 2004年畢業(yè)于四川大學化學工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)在吐哈油田公司石油天然氣化工廠從事生產(chǎn)管理工作。E-mail：luozhihaiscu@126.com。