重整苯抽提裝置發(fā)泡的原因分析及對策

周 彤，張路春

（中國石油玉門油田煉油化工總廠， 甘肅 酒泉 735200）

重整苯抽提裝置發(fā)泡的原因分析及對策

周 彤，張路春

（中國石油玉門油田煉油化工總廠， 甘肅 酒泉 735200）

介紹了中國石油玉門油田分公司煉化總廠重整加氫車間8萬t/a苯抽提裝置的工藝技術(shù)特點，總結(jié)抽提系統(tǒng)汽提塔發(fā)泡的現(xiàn)象幵對其原因進行了分析，同時采取了相應(yīng)的措施，有效防止汽提塔發(fā)泡，取得了較好的效果。

苯抽提；汽提塔；發(fā)泡

玉門油田分公司煉油化工總廠8萬t/a苯抽提裝置采用北京金偉暉工程技術(shù)有限公司的SUPER-SAE-Ⅱ?qū)＠夹g(shù)（環(huán)丁砜液液抽提工藝），依托配套現(xiàn)有重整裝置，于2007年8月建成，2008年8月投產(chǎn)。

該工藝的主要特點如下：

a.采用環(huán)丁砜抽提工藝，以環(huán)丁砜為抽提溶劑，可獲得回收率、高純度的苯產(chǎn)品[1]；

b.溶劑的沸點高，適合于處理高沸點烴類進料；

c.開工時間短，裝置運行周期長；

d.采用無工藝污水排放，同時降低裝置蒸汽耗量，幵減少污水排放；

e.采用 SUPER-SAE-Ⅱ溶劑回收工藝，可降低抽余油中的環(huán)丁砜溶劑含量和水含量，提高抽余油的質(zhì)量；

f.采用專用溶劑過濾再生技術(shù)，提高重沸器效率和溶劑再生量，維持循環(huán)溶劑質(zhì)量，減少溶劑損耗。

1 工藝流程

苯抽提裝置主要單元為預(yù)分餾單元和芳烴抽提單元，預(yù)分餾單元通過精餾的方法產(chǎn)生合格的抽提進料，抽提單元則通過過液—液抽提工藝完成重整穩(wěn)定汽油中芳烴和非芳烴的分離，再通過共沸精餾的方法完成芳烴和溶劑之間的分離，生產(chǎn)出合格苯產(chǎn)品（圖1）。

圖1 抽提單元工藝流程方框圖Fig.1 Process block diagram of the extraction unit

2 發(fā)泡現(xiàn)象

本裝置自2008年投產(chǎn)以來, 汽提塔發(fā)泡的問題已發(fā)生過多次, 每次都整個裝置的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)也帶來了嚴重的威脅。比較嚴重的有2010年2月初，由于膜分離構(gòu)件效能下降，加之上游裝置停廠，同時抽余油水洗效果不好，溶劑損失較快，再次開工后汽提塔的運行狀態(tài)一直不太穩(wěn)定，塔頂經(jīng)常要排返洗液來保持塔壓的穩(wěn)定，而且汽提塔小規(guī)模發(fā)泡時有發(fā)生。后通過從汽提水泵小量多次補入溶劑后正常；2010年7月底因為汽提塔再沸器泄漏，系統(tǒng)水量過多，只能現(xiàn)場排放攜帶溶劑的水，造成溶劑有相當(dāng)

損失，也出現(xiàn)較嚴重發(fā)泡現(xiàn)象，后經(jīng)檢修更換再沸器，開工至正常。幾次發(fā)泡現(xiàn)象都表現(xiàn)為：

（1） 當(dāng)汽提塔發(fā)泡時，塔頂回流罐D(zhuǎn)-706液位控制不住，萃取汽提塔塔頂回流罐的分水包在幾秒鐘內(nèi)突然充滿溶劑；

（2） 在正常情況下，返洗泵的入口介質(zhì)的比重為0.75，當(dāng)比重為1.25的溶劑流過這臺泵時，電機的電流將突然增大而造成自動停泵。

（3） 當(dāng)回流罐突然滿罐時，大量的溶劑和烴類通過放空管線進入到火炬系統(tǒng)分液罐。

（4） 一旦將塔頂控制閥 PIC-7207開度關(guān)小一、二個百分點，很快就會出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，因此汽提塔頂閥必須經(jīng)常保持較大開度，在穩(wěn)定返洗液FIC7217量的情況下，通過把過多的返洗液排地下溶劑罐的方法來控制發(fā)泡，但由于塔頂汽化量過大，塔底液位慢慢會下降。

3 汽提塔發(fā)泡的危害及原因

3.1 汽提塔發(fā)泡的危害

對于環(huán)丁砜抽提裝置來說，發(fā)泡是普遍現(xiàn)象。環(huán)丁砜裝置的汽提塔由于其分離物質(zhì)性質(zhì)的特點,往往存在著發(fā)泡問題。發(fā)泡現(xiàn)象一旦爆發(fā)則將使該塔產(chǎn)生液泛[2]，從而嚴重減少汽提塔的處理能力,汽提塔底保不住液位而停車，最終導(dǎo)致整個抽提單元停工，幵有可能使大量環(huán)丁砜溶劑損失。

3.2 汽提塔發(fā)泡的機理及原因分析

環(huán)丁砜抽提裝置的汽提中液面由于傳質(zhì)而具有較高的表面張力，氣泡會變得更結(jié)實。汽提塔進料各組分的表面張力見表1。

表1 汽提塔進料各組分的張力[3]Table 1 Stripper feed tension of the components[3]

從表1可以看出，環(huán)丁砜溶劑具有較強的表面張力，其次是芳烴、C6鏈烴、C5鏈烴，在汽提塔中只有輕烴及小部分苯被蒸出，由于這些組分在汽提塔的進料中具有最低的表面張力，則余下的液相組分的表面張力會升高，這些由傳質(zhì)導(dǎo)致較高的表面張力的差別，這就使得汽提塔比其它系統(tǒng)更容易發(fā)泡。汽提塔在設(shè)計時考慮了泡沫的壽命及其表面張力臨時增高的情況，這就是為什么有些裝置在設(shè)計進料量下操作時運行正常，而當(dāng)進料量比設(shè)計量高時，發(fā)泡的可能性會增大。另外，水的表面張力更大，所以溶劑里不能含有太多的水，否則更容易發(fā)泡，這也說明汽提塔底重沸器泄漏后，溶劑與水互串更易造成發(fā)泡現(xiàn)象的產(chǎn)生。

影響汽提塔發(fā)泡的具體原因有：

（1）原料的影響

單苯抽提裝置的汽提塔比起抽提苯、甲苯、二甲苯的裝置, 發(fā)泡的可能性更大, 這是因為單苯抽提裝置的非芳密度較小, 因此汽提塔進料的表面張力較小, 當(dāng)抽提塔底富溶劑中非芳和少量芳烴從汽提塔蒸出時, 液體表面張力增大,因此更容易發(fā)泡。

（2）裝置的處理負荷

裝置的進料量增大, 汽提塔的負荷也會增加,塔的操作彈性降低,容易產(chǎn)生發(fā)泡或液泛現(xiàn)象。

（3）抽提塔的界面

抽提塔底的界面應(yīng)維持一定高度,如果界面過低，有可能使大量的非芳烴進入汽提塔內(nèi)而引起發(fā)泡。裝置曾經(jīng)有過在操作不穩(wěn)定時, 由于抽提塔底界面過低而引起發(fā)泡現(xiàn)象, 所以, 在裝置開停工及正常操作整時, 必須始終保持抽提塔底有較高的界面，一般為60%～70%。

（4）汽提塔的進料溫度和壓力

汽提塔的進料溫度受到溶劑循環(huán)量、苯回收塔底溫度、貧富溶劑換熱器操作等多種因素影響。汽提塔進料溫度高, 物料進入塔內(nèi)后閃蒸量增加,產(chǎn)生發(fā)泡的可能性就越大。我裝置當(dāng)前汽提塔進料溫度控制在94 ℃, 低于設(shè)計值 106 ℃，不會引起過量閃蒸。

塔壓越高、進料液體閃蒸量減小, 汽提塔分離效率提升,石油苯產(chǎn)品純度更高。因此,本裝置汽提塔的操作壓力須保證較少的塔頂抽出量，以及塔底溫度不超過180℃ 的前提下（避免溶劑分解）盡量高,這樣既降低了發(fā)泡液泛的可能, 又能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時節(jié)約蒸汽用量。當(dāng)前汽提塔的操作壓力控制在65 kPa以上。

此外反洗液中烯烴含量高、抽提塔底富溶劑的烴負荷太大、控制閥工作不穩(wěn)定及自控儀表指示不準、消泡劑沒有連續(xù)注入等也會造成汽提塔發(fā)泡[4]。

4 汽提塔發(fā)泡的對策

為了解決汽提塔發(fā)泡的問題，裝置采取了一系列相應(yīng)對策：

4.1 原料分析

原料重整汽油中各組分分析如表2、表3。

從表2和表3中可看出，原料中芳烴含量設(shè)計值在67.52%；但從實際生產(chǎn)中的分析數(shù)據(jù)來看，芳烴含量（70%～80%）高于設(shè)計值（65%左右），同時原料中環(huán)烷烴含量（30%）高于設(shè)計值（5%左右），由于其原料中的環(huán)烷烴含量較高, 而環(huán)烷烴在抽提塔內(nèi)較易被溶劑溶解下來, 因而在汽提塔進料中非芳烴的濃度更高, 因此, 即使在低于設(shè)計進料下運轉(zhuǎn), 發(fā)泡現(xiàn)象仍有可能產(chǎn)生。

表2 原料化驗分析數(shù)據(jù)（源自2009年標定報告）Table 2 Laboratory analysis data of feed (from 2009 calibration report)

表3 工藝包原料油性質(zhì)Table 3 Feedstock properties

4.2 主要工藝參數(shù)調(diào)整

（1） 溶劑比：溶劑比由以前的2.1提高至2.6～2.7，以保證富溶劑的烴負荷在30%～35%（vol）之間。

（2）返洗比：返洗比由以前的0.5提至0.6～0.9，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）貧溶劑溫度：設(shè)計抽提塔貧溶劑進料溫度為 90 ℃，適當(dāng)降低貧溶劑溫度，有利于提高溶劑的選擇性，同時降低汽提塔的進料溫度，非常有利于汽提塔的操作，貧溶劑進塔溫度從 88 ℃降至80～81 ℃，取得了不錯的效果，具體如表4。

表4 貧溶劑溫度調(diào)整前后各主要參數(shù)的變化情況Table 4 Main parameters change in four lean solvent temperature adjustment

從表4可以看出，貧溶劑溫度降低以后，抽提塔底及汽提塔溫度有所改善，這有利于提高溶劑的選擇性及汽提塔的穩(wěn)定運行。貧溶劑溫度降低后，產(chǎn)品的質(zhì)量大有好轉(zhuǎn)，抽提油非芳含量由原來的0.13%降至0.1%(最低0.07%)，而且抽提系統(tǒng)的運行也相對較穩(wěn)定。

（4） 在汽提塔較穩(wěn)定后，及時安排處理濕溶劑，回收溶劑，以減少損失。

（5） 循環(huán)溶劑臟也能引起汽提塔發(fā)泡，所以，要保證溶劑再生塔的正常運行及貧溶劑過濾器的正常使用，使循環(huán)溶劑保持潔凈。

（6） 間斷投用反洗，防止烯烴及輕非芳在反洗液中累積，保證反洗液中溴價＜10。

（7） 間斷投用第三溶劑，第三溶劑量可維持在5噸/小時，保證塔底烴負荷在35%以下，同時有利于穩(wěn)定塔底界面。

（8）定時注入多效工藝液，在裝置低負荷時，一周注入量保證在一桶，在高芳烴負荷時≤85%保持在2桶/周。

（9）汽提塔和回收塔的塔底溫度在（160±2）℃，操作上應(yīng)避免大幅波動。

實踐證明，這些措施對于遏制汽提塔發(fā)泡很有效，在2011年裝置運行中，盡管汽提塔底再沸器因上次檢修后又發(fā)生泄漏，溶劑中含水量增大，直至9月才進行更換，在這期間由于采取上述措施，基本再未出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

環(huán)丁砜抽提裝置由于發(fā)泡,將嚴重影響汽提塔的加工負荷和平穩(wěn)操作, 幵可能引起抽提系統(tǒng)的操作波動以及溶劑損失。影響汽提塔發(fā)泡的因素較多，主要有汽提塔的進料組成和汽提塔的操作等。 因此,正常生產(chǎn)中, 應(yīng)盡可能提高汽提塔的操作壓力和盡量減少反洗液中的烯烴積累［5］。

（1） 根據(jù)重整穩(wěn)定汽油中芳烴的含量，控制適當(dāng)?shù)娜軇┍葋肀３指蝗軇┑臒N負荷在30%～35%（vol），幵且若能間斷使用第三溶劑來穩(wěn)定抽提塔塔底界面，能較好地改善抽提系統(tǒng)的運行狀態(tài)，防止汽提塔發(fā)泡。

（2） 保證消泡劑（多效工藝液）的連續(xù)注入，這對維持汽提塔的穩(wěn)定運行很有效。

（3） 裝置的穩(wěn)定操作對避免汽提塔的發(fā)泡非常重要, 故在操作參數(shù)調(diào)整時,幅度不要太大，確保汽提塔的平穩(wěn)操作。

［1］侯祥麟.中國煉油技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,1991.

［2］葉引祥.汽提塔的發(fā)泡及其處理[J].金山油化纖，1990:36.

［3］譚天恩,等.《化工原理》下冊[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1992.

［4］HDF－01消泡劑在環(huán)丁砜抽提工業(yè)裝置上的應(yīng)用[R].

［5］李成棟.催化重整操作指南[R].

Cause Analysis and Countermeasures of Foaming Problem of Benzene Extraction Unit

ZHOU Tong，ZHANG Lu-chun
（Yumen Oilfield Campany Refining & Chemical Plant, Gansu Jiuquan 735200，China）

The 8×104t/a benzene extraction unit’s technology features of reforming hydrogenation plant in refining & chemical plant of Yumen Oilfield Company were introduced, foaming phenomenon of the extraction system stripper was summarized and analyzed, and appropriate measures were put forward to effectively prevent the stripper from foaming and achieve good results.

Benzene extraction; Stripping column; Foaming

TE 624

A

1671-0460（2014）10-2156-03

2014-08-26

周彤（1976-），男，甘肅玉門人，工程師，碩士學(xué)位，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），從事重整和加氫裝置的管理和技術(shù)工作。E-mail：ymzhout@163.com。