環(huán)己醇精餾系統(tǒng)改造小結(jié)

訾文禮，王美麗，王月昶

（山東亞科環(huán)?？萍加邢薰?，山東 肥城 271605）

山東亞科環(huán)保科技有限公司環(huán)己醇裝置采用國(guó)產(chǎn)化水合法環(huán)己酮裝置副產(chǎn)的輕質(zhì)油、燃料油或混合油作為原料，處理規(guī)模為30kt／a原料油。原料油首先經(jīng)過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)分離成輕、重2種組分，輕組分通過(guò)常壓精餾、變壓吸附、加氫等工藝過(guò)程生產(chǎn)環(huán)己烷產(chǎn)品，重組分通過(guò)減壓精餾、脫色等精制工序生產(chǎn)環(huán)己醇產(chǎn)品。實(shí)際生產(chǎn)中，由于以環(huán)己酮為原料的下游產(chǎn)品市場(chǎng)不景氣，為了采購(gòu)原料便利，滿足系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷要求，公司采購(gòu)了部分含有雜質(zhì)的原料油，所用原料組分復(fù)雜、組成多變，環(huán)己醇與關(guān)鍵雜質(zhì)的沸點(diǎn)和相對(duì)揮發(fā)度接近，又有大量共沸物存在，雖然設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了各種復(fù)雜因素，但實(shí)際生產(chǎn)中精餾出合格環(huán)己醇產(chǎn)品的難度還是相當(dāng)大。后經(jīng)醇塔改造及工藝參數(shù)調(diào)整，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。

1 環(huán)己醇精餾系統(tǒng)工藝流程

環(huán)己醇精餾系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1，其工藝流程說(shuō)明如下。

1.1 預(yù)處理系統(tǒng)

來(lái)自國(guó)內(nèi)各廠家的混合油（101）自罐區(qū)進(jìn)入預(yù)分離塔（T101）精餾，其中環(huán)己酮沸點(diǎn)以下的低沸點(diǎn)物料（餾程70～90℃）于塔頂作為輕組分（102）采出，環(huán)己酮及其沸點(diǎn)以上的高沸點(diǎn)物料（餾程90～210℃）作為重組分（131）從塔底采出進(jìn)入酮塔（T131）。

1.2 重油精餾系統(tǒng)

進(jìn)入酮塔（T131）的重質(zhì)油，在酮塔頂分離出環(huán)己酮（132），酮塔釜液（133）經(jīng)酮塔塔釜出料泵（P133）加壓，進(jìn)入醇塔（T132）精餾。醇塔精餾出的氣相物料進(jìn)入醇塔冷凝器（E134），經(jīng)循環(huán)水冷卻后進(jìn)入醇塔回流槽（V136），然后經(jīng)醇塔回流泵（P134）加壓后，一部分送入醇塔（T132）塔頂作為回流液，一部分作為環(huán)己醇產(chǎn)品（134）采出；醇塔冷凝器（E134）和醇塔回流槽（V136）內(nèi)的氣相物料則進(jìn)入醇塔真空緩沖槽（V137），再經(jīng)醇塔真空泵（P137）抽真空后排入油氣回收系統(tǒng)；醇塔（T132）底部物料經(jīng)醇塔再沸器（E135）加熱后回流入塔。醇塔釜液（139）經(jīng)醇塔塔釜出料泵（P135）加壓后，進(jìn)入重組分脫色精餾工序。

圖1 環(huán)己醇精餾系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖

2 環(huán)己醇精餾系統(tǒng)原始開(kāi)車運(yùn)行情況

2016年6月1日，環(huán)己醇精餾系統(tǒng)開(kāi)始投料試車，由于實(shí)際購(gòu)買的原料較設(shè)計(jì)原料成分更復(fù)雜，經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入重油精餾系統(tǒng)醇塔的物料中，有一不明物質(zhì)含量達(dá)6%，色譜分析顯示，該物質(zhì)峰緊跟環(huán)己醇峰后，試車過(guò)程中反復(fù)進(jìn)行工藝調(diào)整也很難分離該雜質(zhì)，環(huán)己醇純度最高只能達(dá)到95.10%，試車延續(xù)至2016年6月6日，仍然無(wú)法達(dá)到理想純度99.5%。原始開(kāi)車期間環(huán)己醇精餾系統(tǒng)進(jìn)料成分見(jiàn)表1。

表1 原始開(kāi)車期間環(huán)己醇精餾系統(tǒng)進(jìn)料成分 %

3 環(huán)己醇產(chǎn)品不合格的原因

我公司技術(shù)人員通過(guò)和原料廠家溝通，并且經(jīng)過(guò)質(zhì)譜分析驗(yàn)證，確定進(jìn)料中的不明物質(zhì)為N，N-二甲基乙酰胺（DMAC）。DMAC在環(huán)己醇生產(chǎn)過(guò)程中，作為環(huán)己醇裝置中分離純苯、環(huán)己烷、環(huán)己烯的溶劑，與環(huán)己醇混溶且極易形成共沸物，很難分離，并且分離過(guò)程中環(huán)己醇損失較大，環(huán)己醇回收率較低。

4 應(yīng)對(duì)措施

確定不明物質(zhì)為N，N-二甲基乙酰胺后，我公司技術(shù)人員按照實(shí)際的原料（雜質(zhì)）成分，據(jù)精餾原理提出了增加精餾塔高、增加精餾塔板數(shù)的改造方案，并通過(guò)與精餾填料廠家聯(lián)系和研發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)證確定了具體的改造內(nèi)容及優(yōu)化措施。

4.1 醇塔改造

4.1.1 改造原理

醇塔精餾時(shí)，氣液兩相逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)，液相中的易揮發(fā)組分進(jìn)入氣相，氣相中的難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相。醇塔頂部的回流分布管和槽式液體分布器對(duì)回流液進(jìn)行均勻分布，下降的液相與加熱后上升的氣相物料通過(guò)新增的6m填料層時(shí)，沸點(diǎn)為160.84℃的環(huán)己醇首先蒸餾出來(lái)，沸點(diǎn)為166℃的N，N-二甲基乙酰胺則被頂部回流液壓在新增填料層的下部，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的氣相上升和液相回流，醇塔頂部的環(huán)己醇逐步提濃達(dá)到國(guó)標(biāo)優(yōu)等品要求，沸點(diǎn)相對(duì)較高的N，N-二甲基乙酰胺則被回流液逐步帶至塔釜，隨釜液進(jìn)入后工序經(jīng)萃取離心機(jī)繼續(xù)提純，剩余重組分進(jìn)入脫色精餾工序。

4.1.2 改造內(nèi)容

改造前醇塔的參數(shù)為：直徑1200mm，塔高36865mm；填料高度18m；設(shè)計(jì)溫度170℃，設(shè)計(jì)壓力0.18MPa／-0.10MPa。通過(guò)精餾填料廠家利用模擬軟件的計(jì)算，并充分考慮設(shè)計(jì)余量和極端情況，最終確定醇塔的改造內(nèi)容如下。

（1）在原醇塔上部新增一段長(zhǎng)度為8m的塔體，塔高由36865mm增高至44865mm，塔直徑不變，封頭利舊。

（2）在新增塔體內(nèi)安裝新的回流分布器、液體收集器、填料支承，新增填料6m，即填料高度由18m增至24m、理論塔板數(shù)由45塊增至60塊。

（3）拆除原塔內(nèi)所有槽式液體分布器，據(jù)物料平衡模擬計(jì)算，更換新的槽式液體分布器。

（4）拆除原有的回流口對(duì)應(yīng)的回流分布器，并封堵原回流口，在新增塔體上設(shè)計(jì)新回流口。

（5）由于原塔土建基礎(chǔ)、設(shè)備裙座設(shè)計(jì)余量較大，滿足加高塔體后承重及強(qiáng)度方面的要求，故未進(jìn)行加固。

改造后醇塔結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.2 調(diào)整工藝參數(shù)

工藝技術(shù)人員根據(jù)環(huán)己醇和N，N-二甲基乙酰胺的物理性質(zhì)，將其溫度隨壓力變化的曲線疊加在一起，找出兩者不共沸點(diǎn)的狹小扇形操作空間，經(jīng)研發(fā)試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證，確定了醇塔新的工藝操作參數(shù)：塔頂壓力由原來(lái)的4kPa（A）調(diào)整到42kPa（A），塔底溫度由原來(lái)的106℃左右提高至145℃，醇塔回流比由原來(lái)的1.0提至1.1。

圖2 改造后醇塔結(jié)構(gòu)示意圖

4.3 改造效果

改造前后醇塔主要運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2?？梢钥闯?，環(huán)己醇純度由原來(lái)的約95.10%提至約99.71%，達(dá)到了國(guó)標(biāo)優(yōu)等品的要求，醇塔釜液中環(huán)己醇／DMAC由原來(lái)的約4.61降至約2.0，醇塔分離效果明顯增強(qiáng)，產(chǎn)品收率也由原來(lái)的約80%提至約95%?？傊?，改造后環(huán)己醇精餾系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量易控制，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

表2 改造前后醇塔主要運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

山東亞科環(huán)?？萍加邢薰经h(huán)己醇精餾系統(tǒng)原始開(kāi)車過(guò)程中，由于采購(gòu)了部分含雜質(zhì)的原料油，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)中系統(tǒng)精餾出合格環(huán)己醇產(chǎn)品的難度相當(dāng)大，環(huán)己醇最高純度只能達(dá)到95.10%，企業(yè)效益遭受很大損失。后經(jīng)質(zhì)譜分析驗(yàn)證，確認(rèn)原料油中的雜質(zhì)為N，N-二甲基乙酰胺（DMAC），于是通過(guò)改造醇塔并配合調(diào)整工藝操作參數(shù)，使環(huán)己醇產(chǎn)品純度提升至最高99.71%，產(chǎn)品純度均達(dá)到或優(yōu)于國(guó)標(biāo)優(yōu)等品99.5%的要求，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升。