芳烴抽提裝置中關(guān)于環(huán)丁砜溶劑保護(hù)的改造措施及優(yōu)化方案

邵松偉，陳　雪，趙吉鵬（.甘肅省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，甘肅蘭州73000；.蘭州石化公司，甘肅 蘭州　730060）

芳烴抽提裝置中關(guān)于環(huán)丁砜溶劑保護(hù)的改造措施及優(yōu)化方案

邵松偉1，陳雪2，趙吉鵬1
（1.甘肅省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，甘肅蘭州730020；2.蘭州石化公司，甘肅 蘭州730060）

針對(duì)蘭州石化公司0.4MT/a芳烴抽提裝置在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的環(huán)丁砜溶劑劣化降解造成的溶劑損耗、設(shè)備腐蝕、堵塞、生產(chǎn)成本提高等問(wèn)題，采取了一系列改造措施及優(yōu)化方案，并對(duì)之后的效果進(jìn)行了分析，分析表明措施及方案切實(shí)可行，從而達(dá)到了保護(hù)溶劑、減少腐蝕、延長(zhǎng)生產(chǎn)周期的目的。

環(huán)丁砜；腐蝕；保護(hù)；改造；優(yōu)化

1　前言

蘭州石化公司0.4MT/a芳烴抽提裝置采用的是SEI以環(huán)丁砜為溶劑的抽提技術(shù)，但由于環(huán)丁砜溶劑在高溫、含氧等工藝條件下會(huì)發(fā)生降解，導(dǎo)致抽提系統(tǒng)溶劑顏色變深，pH值下降，酸性特征極為明顯，對(duì)設(shè)備、管道造成了不同程度的腐蝕，從而影響芳烴抽提裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2　環(huán)丁砜溶劑的劣化對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的影響

環(huán)丁砜的降解物是造成芳烴抽提系統(tǒng)腐蝕的主要原因。環(huán)丁砜溶劑降解及降解產(chǎn)物對(duì)生產(chǎn)設(shè)備最主要的影響就是造成設(shè)備腐蝕和堵塞［1］。

如圖1所示，抽提塔C-302塔盤，全塔93層篩板塔盤腐蝕產(chǎn)物和結(jié)焦溶劑使塔盤堵孔嚴(yán)重，局部達(dá)50mm厚，多次檢修加鈍化劑滿塔浸泡清洗效果仍不明顯。其他各塔、重沸器等亦均有不同程度的腐蝕堵塞，對(duì)整個(gè)芳烴抽提系統(tǒng)有比較大的影響。

圖1　C-302塔盤上的腐蝕產(chǎn)物及結(jié)焦溶劑情況

3　關(guān)于環(huán)丁砜溶劑保護(hù)的改造及效果分析

針對(duì)上述導(dǎo)致溶劑降解的不同原因，在操作中需要采取有針對(duì)性的工藝措施來(lái)對(duì)溶劑進(jìn)行保護(hù)，防止溶劑降解劣化影響正常生產(chǎn)及設(shè)備運(yùn)行。

3.1回收塔（C-304）再沸器（E-309）結(jié)構(gòu)改造

要保證操作溫度的平穩(wěn)，首先要控制加熱介質(zhì)即控制加熱蒸汽溫度不應(yīng)超過(guò)220℃，防止因局部超溫造成環(huán)丁砜劣化加速［2］。

2014年9月，由于回收塔C-304的再沸器E-309積液槽泄漏，車間在搶修的同時(shí)，針對(duì)其因結(jié)構(gòu)缺陷使溶劑受熱不均而需要大量熱，以致熱載體不斷提溫，長(zhǎng)期中段溫度過(guò)高等問(wèn)題，對(duì)E-309做了結(jié)構(gòu)的改造，加裝了一層密封板如圖2所示。

圖2　再沸器E-309改造前后對(duì)比

由圖2可知：改造前由于E-309無(wú)密封板，導(dǎo)致汽提蒸汽、汽提水、環(huán)丁砜溶劑未完全經(jīng)過(guò)再沸器E-309加熱，從圖示可知只有一半以下的介質(zhì)通過(guò)換熱器，致使換熱效率嚴(yán)重下降，而為達(dá)到工藝指標(biāo)要求不得不通過(guò)提高熱載體溫度、熱載體量來(lái)補(bǔ)償換熱面積不足帶來(lái)的影響，從而造成局部過(guò)熱現(xiàn)象更加嚴(yán)重，溶劑降解速度加劇。改造后所有進(jìn)入積液槽中的環(huán)丁砜溶劑、汽提蒸汽、汽提水均通過(guò)強(qiáng)制改變方向從再沸器通過(guò)，不但換熱面積得到充分利用，而且被加熱的汽提蒸汽由于降低了局部分壓，帶走大量熱量，充分起到了保護(hù)溶劑的作用。

如圖3所示為回收塔再沸器E-309及集液槽結(jié)構(gòu)圖，中間兩根鋼梁即為支撐再沸器的導(dǎo)軌，在改造過(guò)程中架設(shè)兩根縱向支撐鋼梁以增加導(dǎo)軌的強(qiáng)度，解決了再沸器晃動(dòng)的問(wèn)題。在集液槽左側(cè)增設(shè)斜角支撐并在其上方敷設(shè)鋼板進(jìn)行密封。如圖4所示為改造前換熱器實(shí)物圖，從圖4中可以明顯觀察到再沸器左上側(cè)管束經(jīng)沖刷形成的發(fā)亮現(xiàn)象，而再沸器下側(cè)、右側(cè)均無(wú)明顯沖刷痕跡，充分證明改造前因?yàn)榧翰蹮o(wú)密封板液流局部通過(guò)換熱器導(dǎo)致的換熱效率差的推斷。

圖3　E309內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖4　E309改造前局部加熱痕跡

3.2改造后效果分析

回收塔集液槽密封板改造方案實(shí)施開(kāi)工后，回收塔蒸發(fā)段中部溫度大幅度下降，效果明顯。

圖5　改造前后回收塔中部溫度變化對(duì)比

由圖5可知改造后由于再沸器換熱面積充分被利用，在密封板的限制下汽提蒸汽被迫與環(huán)丁砜溶劑一同進(jìn)入換熱器管束間換熱帶走大量熱，回收塔C-304中部溫度較改造前下降20℃，有效降低了環(huán)丁砜溶劑的局部過(guò)熱降解速率。

圖6　改造前后水洗水量對(duì)比

由圖6可知改造后汽提蒸汽被充分加熱，水循環(huán)速率得以提升，有效增加了水洗水量。水洗水量的提升一方面降低了非芳烴溶劑攜帶損失。另一方面水循環(huán)量的增加，也在一定程度上增加了回收塔汽提蒸汽量，進(jìn)一步降低了溶劑分壓，減緩環(huán)丁砜降解速率。

圖7　改造前后pH變化對(duì)比

由圖7可知改造后由于系統(tǒng)環(huán)丁砜溶劑降解速率下降，系統(tǒng)環(huán)丁砜溶劑pH值由原來(lái)的平均值5.2上升至6.5的平均值，有效說(shuō)明了在改造后環(huán)丁砜溶劑的降解速率減緩。

4　保護(hù)環(huán)丁砜溶劑的優(yōu)化方案

4.1新開(kāi)停工方案的應(yīng)用

1）在抽提裝置開(kāi)工階段，汽提塔C-303與回收塔C-304兩塔循環(huán)如圖8所示，在此期間，貧溶劑在兩塔內(nèi)循環(huán)加熱。由于汽提塔C-303底部再沸器E-307為熱虹吸固定管板式換熱器，被加熱介質(zhì)環(huán)丁砜溶劑屬于熱虹吸自流循環(huán)工作方式。抽提開(kāi)工兩塔溶劑循環(huán)階段由于貧溶劑內(nèi)無(wú)揮發(fā)組分，故溶劑在汽提塔再沸器E-307中屬于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，被加熱介質(zhì)在無(wú)流動(dòng)狀態(tài)被不斷加熱，與再沸器管束接觸的環(huán)丁砜溶劑局部高溫降解速率加快。

為解決此問(wèn)題，在抽提開(kāi)工方案中對(duì)抽提兩塔循環(huán)期間的升溫方式進(jìn)行了改變，采用了汽提塔再沸器兩塔循環(huán)期間不加熱而利用回收塔再沸器進(jìn)行加熱的新開(kāi)工方法。由于回收塔再沸器集液槽流體屬于流動(dòng)態(tài)，不存在局部過(guò)熱造成的溶劑降解問(wèn)題，有效地解決了開(kāi)工期間汽提塔再沸器E-307加熱導(dǎo)致的溶劑降解及換熱器管束堵塞的問(wèn)題，對(duì)延長(zhǎng)換熱器壽命及抽提裝置長(zhǎng)周期有積極意義。

圖8　C-303、C-304溶劑兩塔流程圖

2）停工期間的雜質(zhì)沉積對(duì)汽提塔再沸器E-307影響明顯，對(duì)其造成堵塞。反之，由于堵塞嚴(yán)重又會(huì)使E-307在加熱過(guò)程中消耗熱載體大量的熱，致使其他換熱器得不到足夠的熱，只能不斷提溫，局部溫度最高已達(dá)285℃，而高溫又大大加速了溶劑的降解劣化，因此造成惡性循環(huán)。

基于以上問(wèn)題，去年6月份抽提裝置檢修，對(duì)堵塞結(jié)焦嚴(yán)重的E-307進(jìn)行清理除焦換芯，清理后熱載體溫度下降明顯，平均維持在265℃左右，下降了20℃。同時(shí)及時(shí)調(diào)整了停工方案，在溶劑循環(huán)過(guò)程中即退C-303中溶劑至溶劑罐T-303，至液面消失后停溶劑泵，有效防止了溶劑靜置時(shí)雜質(zhì)沉積堵塞設(shè)備，從根源上保證了熱載體溫度繼續(xù)維持在正常范圍內(nèi)。

4.2合理使用添加劑，穩(wěn)定溶劑pH值

為了使環(huán)丁砜保持正常的pH值，本裝置采用加注單乙醇胺（MEA）來(lái)中和環(huán)丁砜分解而形成的各種酸性物質(zhì)，使溶劑的pH值一直保持在6～8之間，從而降低這些酸性物質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕，同時(shí)減緩環(huán)丁砜的分解劣化［3］。然而，單乙醇胺的調(diào)節(jié)作用只有在環(huán)丁砜溶劑酸化變質(zhì)前加入才更有效，并且過(guò)多的加入MEA還會(huì)使其受熱分解產(chǎn)生的銨鹽大量累積堵塞設(shè)備，故應(yīng)合理添加使用。

由圖9看出，5年中，隨著溶劑質(zhì)量的不斷下降，MEA的添加量呈逐年遞增趨勢(shì)，而由于采用了以上所述多種有效的溶劑保護(hù)措施，去年MEA的消耗則有明顯回落。

5　結(jié)束語(yǔ)

環(huán)丁砜溶劑的劣化降解在抽提裝置中是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，其劣化的原因是多樣而復(fù)雜的。針對(duì)環(huán)丁砜溶劑的主要劣化因素，蘭州石化公司0.4MT/a芳烴抽提裝置實(shí)施了以下溶劑保護(hù)措施，取得了較好的效果：

圖9　本裝置近年來(lái)單乙醇胺的月平均使用量

（1）對(duì)回收塔C-304的重沸器E-309進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，使回收塔中部溫度降低，水洗水量增加，溶劑pH值升高，從而降低了溶劑的降解速率；

2）采用了新的開(kāi)停工方案，有效防止了溶劑降解沉積的雜質(zhì)堵塞設(shè)備；

3）合理添加單乙醇胺，定期檢測(cè)溶劑pH值，穩(wěn)定溶劑pH值在一定范圍內(nèi)。

綜上所述，根據(jù)環(huán)丁砜溶劑劣化的原因，針對(duì)不同的劣化因素進(jìn)行設(shè)備改造，采用優(yōu)化方案，可達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備的使用周期和提高芳烴產(chǎn)量的目的。

［1］顧侃英.芳烴抽提中環(huán)丁砜的劣化及影響［J］.石油學(xué)報(bào)，2000，16（4）：19-25.

［2］趙國(guó)雄.芳烴抽提裝置溶劑環(huán)丁砜劣化因素探討［J］.石油煉制與化工，1994，25（5）：44-48.

［3］俞霖.芳烴抽提環(huán)丁砜溶劑系統(tǒng)的工藝維護(hù)［J］.煉油技術(shù)與工程，2005，35（6）：48-51.

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