降低抽余油中環(huán)丁砜含量的技術(shù)措施

周劍鋒

(中國石油大慶石化公司，黑龍江 大慶 163714)

環(huán)丁砜又名四氫噻吩-1，1-二氧化物，為無色透明液體，是一種優(yōu)良的非質(zhì)子極性溶劑，可與水、丙酮、甲苯等互溶[1]。也是石油化工上芳烴抽提工藝中的理想溶劑。環(huán)丁砜高溫下易于分解。在220℃以下時，分解速度比較慢，但是超過220℃時候，隨著溫度的升高，其分解速度急劇上升，過高的溫度將促使環(huán)丁砜分解生成黑色的聚合物和二氧化硫，有空氣存在的時候，由于空氣的氧化作用，溶劑系統(tǒng)中的二氧化硫的釋放量要比沒有空氣存在的時候多。

由于熱穩(wěn)定性高，對酸、堿穩(wěn)定，是一種優(yōu)良的溶劑?？捎糜趶闹緹N中萃取芳香烴，從氣體混合物中除去酸性氣體。環(huán)丁砜可用作高分子化合物如聚丙烯腈、丙烯腈共聚物、聚氟乙烯等的溶劑，用于紡絲，制造膠片等。還可用作纖維素醚、聚乙烯醇、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等的增塑劑，丙烯酸纖維紡絲的添加劑。其他還可用于脂肪酸的分離，從木材中萃取非纖維素成分等。由于環(huán)丁砜沸點高，熱穩(wěn)定性好，無腐蝕性，可用作冷凝器載體。添加到壓榨機油中可以改進耐腐蝕性、防燃性、熱穩(wěn)定性、黏度等性質(zhì)。

1 概述

采用環(huán)丁砜為溶劑的芳烴抽提是石油化工中常見生產(chǎn)工藝，以環(huán)丁砜為代表的液/液抽提工藝對原料的適應(yīng)性強，溶解能力強、選擇性好、分離容易、溶劑損耗少、無毒廉價，并能從芳烴原料中經(jīng)濟、高回收率地獲取高純度芳烴，其工藝設(shè)計方案成熟，故受到相關(guān)工廠企業(yè)的青睞。

某芳烴抽提裝置采用的工藝技術(shù)為北京金偉暉工程技術(shù)有限公司SUPER-SAE-Ⅱ單苯抽提生產(chǎn)技術(shù)，使用的溶劑為環(huán)丁砜。其原理是通過烴類各組分在溶劑中的溶解度及選擇性不同，形成組成不同和密度不同的兩個相，即分散相和連續(xù)相，分散相和連續(xù)相逆流接觸，進行多級抽提。環(huán)丁砜特性見表1：

表1 環(huán)丁砜特性

由上表看出環(huán)丁砜具有以下優(yōu)點：

(1)比重大，常溫下為 1.26kg/L；

(2)沸點高，達287℃；

(3)比熱小，30℃時為1.34，200℃時為1.68 KJ/kg ℃；

(4)環(huán)丁砜本身對碳鋼無腐蝕，不需要特種鋼材。

(5)環(huán)丁砜是一種具有高溶解能力的溶劑，它對C6～C11范圍內(nèi)的任何一種芳烴的溶解能力均比非芳烴強，具有良好的抽提能力；

(6)環(huán)丁砜還可以經(jīng)濟的從裂解加氫汽油中獲得高回收率的高純度的芳烴，因此，在國內(nèi)外的芳烴抽提裝置中獲得廣泛的應(yīng)用。

2 環(huán)丁砜損失的原因及整改措施

2.1 環(huán)丁砜回收的價值

芳烴抽提裝置主要生產(chǎn)石油苯，同時副產(chǎn)汽油調(diào)和組分、抽余油，芳烴抽提裝置所使用的溶劑環(huán)丁砜價格比較昂貴。因此，減少溶劑環(huán)丁砜的損失是裝置工作的一個重點。裝置環(huán)丁砜損失主要為以下三方面：

第一：溶劑環(huán)丁砜被抽出的苯夾帶而損失。

第二：溶劑環(huán)丁砜由抽提塔頂抽出的抽余油夾帶而損失。

第三：由于溶劑環(huán)丁砜遇蒸汽過熱分解生成降解物而損失。

損失的三方面中，由抽提塔頂抽出的抽余油夾帶而損失的環(huán)丁砜的量是巨大的，一般來說離開抽提塔頂?shù)某橛嘤椭写蠹s含0.1%(m)的環(huán)丁砜，如果不進行回收的話，以年處理40萬噸的芳烴抽提裝置來說，抽余油的年產(chǎn)量約為4.4萬噸，因此每年環(huán)丁砜的損失量約為44噸，綜合環(huán)丁砜市場價格大約為18600元/噸，因此必須對抽提塔頂抽出的抽余油中所夾帶的環(huán)丁砜進行回收，是節(jié)約成本的有效途徑。

2.2 抽余油水洗流程簡介

抽提塔塔頂采出的抽余油進入溶劑分離器，對含有0.1%(m)環(huán)丁砜的抽余油進行預(yù)水洗，沉降分離產(chǎn)生的含溶劑的洗滌水，經(jīng)水溶劑泵(FP-01)送至抽提塔。從溶劑分離器頂部出來的抽余油，一部分去緩沖罐與抽提原料混合，另一部分與自抽余油泵(FP-03)后的抽余油以及自抽余油水洗水泵(FP-02)抽出的水洗水經(jīng)過抽余油水洗混合器混合后進入抽余油水洗塔。

回收塔回流罐脫水包內(nèi)的水經(jīng)水洗水泵送至抽余油水洗塔頂，在抽余油水洗塔中水洗水與抽余油逆流接觸，洗去抽余油攜帶的溶劑。抽余油水洗塔塔頂?shù)某橛嘤徒?jīng)抽余油泵(FP-03)提壓后，一部分循環(huán)回抽余油水洗塔進料，另一部分作為副產(chǎn)品送出裝置。抽余油水洗塔塔釜含溶劑的水洗水由抽余油水洗水泵(FP-02)抽出，一部分送往抽余油冷卻器前，與來自抽提塔的抽余油混合；另一部分送至抽余油水洗混合器前，抽余油水洗塔進料混合。抽余油水洗塔底部的水洗水則依靠自壓送到水汽提罐，具體流程見圖1。

圖1 抽余油水洗流程

2.3 原因分析

日常操作中精細化程度不夠，對抽余油中環(huán)丁砜含量要求不高，工藝要求指標小于100ppm，因此實際操作中實際指標在40～70ppm，網(wǎng)上查找資料，并咨詢該套裝置工藝設(shè)計專家，可以通過調(diào)整工藝參數(shù)，可以大幅降低抽余油中環(huán)丁砜含量，水洗后的抽余油中所含溶劑環(huán)丁砜可以達到10ppm。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，影響抽余油中環(huán)丁砜含量的因素有以下幾方面：

(1)操作不夠規(guī)范，調(diào)節(jié)不夠及時，管理不夠精細；

(2)進入抽余油水洗塔的抽余油質(zhì)量不穩(wěn)定；

(3)水系統(tǒng)不穩(wěn)定，影響抽余油水洗效果；

(4)部分參數(shù)需要進行調(diào)整，以便達到最佳效果。

2.4 整改措施

(1)規(guī)范操作

裝置的日常操作要做到規(guī)范化、制度化，并嚴格制定內(nèi)控指標，每周對操作情況進行分析匯總，并對超出內(nèi)控指標未進行及時調(diào)整，針對不同天氣、不同環(huán)境、不同季節(jié)、不同負荷、不同原料等因素制定了一系列操作指導(dǎo)，達到統(tǒng)一操作、穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。

(2)穩(wěn)定抽提塔操作保證抽余油質(zhì)量

在抽提塔操作中，返洗比和溶劑比是關(guān)鍵的操作參數(shù)，當抽提進料負荷發(fā)生變化時，班組要及時調(diào)整返洗比和溶劑比，穩(wěn)定抽提塔的操作，抽提塔穩(wěn)定，塔頂抽余油采出才能穩(wěn)定。

(3)定期置換水系統(tǒng)中工藝水

調(diào)整前水系統(tǒng)中的水未能及時置換，這就造成水系統(tǒng)中的雜質(zhì)逐步增加，并且這部分雜質(zhì)在水系統(tǒng)中連續(xù)循環(huán)，當雜質(zhì)累積到一定程度時，會對整個水系統(tǒng)造成波動，嚴重時會影響界面顯示、抽余油乳化、外送抽余油帶水現(xiàn)象的發(fā)生，最主要的是抽余油中的溶劑得不到有效回收，因此定期對水系統(tǒng)中的工藝水進行置換，目的就是將這部分雜質(zhì)清除，保證水系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定。

(4)適當提高溶劑分離器界位

調(diào)整前溶劑分離器的界位控制在40～60%，造成溶劑與抽余油分離時間偏短，經(jīng)研究商議將界位提高至70～80%后，底部水溶劑中的溶劑含量明顯增加，因此降低了后續(xù)抽余油水洗塔的負荷。

(5)適當提高抽余油循環(huán)量

調(diào)整前抽余油循環(huán)量基本控制在10～11t/h，通過查找原始資料及咨詢有關(guān)專家，將抽余油循環(huán)量提高至13t/h，這樣能增加水與抽余油的接觸時間，從現(xiàn)場實際及化驗分析數(shù)據(jù)可以看出調(diào)整后抽余油中的水含量和溶劑含量有所減少。

(6)適當提高水洗塔界位

同溶劑分離器的界位控制一樣，在以往的操作中，水洗塔的界位控制在40～60%，這樣就會造成溶劑與抽余油分離時間偏短，水洗效果不好，而且還容易造成抽余油被夾帶至水汽提罐，造成苯產(chǎn)品中非芳含量偏高，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，將界位提高至70～80%后，底部水溶劑中的溶劑含量明顯增加，因此界面的提高對溶劑的回收起到至關(guān)重要的作用。

(7)適當提高水洗水流量

水洗水量的提高能加速水系統(tǒng)中工藝水的循環(huán)速度，并有效地回收抽余油中的溶劑，大量的水洗水從塔頂進入，能快速有效地將溶劑從抽余油中萃取出來，但是水洗水量過大會造成能耗上升，因此要控制在合適的范圍內(nèi)。以往水洗水量控制在1.2t/h左右，經(jīng)研究決定將水洗水量提高至1.3t/h左右，水洗塔水洗效果明顯增加。

3 效果及評價

采取一系列優(yōu)化措施后，有效降低了抽余油中環(huán)丁砜含量，取得了良好效果[2]，以下是調(diào)整后裝置抽余油中環(huán)丁砜含量化驗分析數(shù)據(jù)，具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

表2 整改前裝置抽余油中環(huán)丁砜含量

表3 整改后裝置抽余油中環(huán)丁砜含量

3.1 直接經(jīng)濟效益

從上表可以看出，水洗后的抽余油中環(huán)丁砜的含量由原來的63PPm降為現(xiàn)在的8PPm。抽余油采出量為7.5t/h。每年按照運行8000小時計算，結(jié)合現(xiàn)在環(huán)丁砜市場價格為18600元/噸左右。

每年節(jié)約成本為：

7.5×8000×103×(63-8)×10-6×10-3×18600=61380元

3.2 間接經(jīng)濟效益

抽余油作為芳烴抽提裝置副產(chǎn)品送至石腦油罐，作為乙烯裝置裂解原料的一部分，其中的環(huán)丁砜含量降低對減少裂解爐結(jié)焦具有重要意義。