制苯装置抽提蒸馏塔平稳生产的影响因素及对策

制苯装置抽提蒸馏塔平稳生产的影响因素及对策

李洪菊

中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合七车间 天津市 300270

摘要：本文主要从原理上分析了苯抽提装置抽余油中苯含量过高的问题。结合理论经验和装置组合，从环丁砜溶剂的角度讨论了非芳烃和芳香烃的相对饱和蒸气压，根据因素发现超标的可能原因及对策。

        关键词：溶剂；温度；质量比

一、抽提蒸馏装置简介

苯的萃取和精制是一个物理分离过程。整个过程主要有四个步骤： 1）预分馏，以3.5 MPa蒸汽为热源，对原料重整生成油进行切割，提取C6C7合格馏分的抽提进料；2）抽提蒸馏，在抽提蒸馏过程中，通过加入环丁砜溶剂，提高芳烃和非芳烃的相对挥发度α，从而使精馏分离成为可能。溶剂和原料馏份在抽提蒸馏塔接触形成气液两相，利用溶剂分子的极性结构对溶液中各种不同烃类的蒸汽压的影响差异，使溶剂与各种烃类混合后，不同程度地改变各类烃的沸点（沸点变化顺序为：芳烃>环烷烃>链烷烃），使得芳烃与非芳烃的相对挥发度变大，经过精馏，非芳烃呈汽相从塔顶采出，芳烃组分富集于液相并被提纯从塔釜采出，从而实现两者的分离。富集芳烃的液相进入溶剂回收塔，在塔内进行芳烃与溶剂的分离，贫溶剂循环使用；3）芳烃精制，从抽提单元分离出的苯可能混有少量非芳烃和水分以及微量不饱和烃，这些都会造成苯产品不合格，需要通过白土吸附和精馏来提纯苯产品。

二、含量超标的原因分析

1、溶剂的影响

        抽提蒸馏装置采用环丁砜溶剂作为苯的溶剂。选择环丁砜作为溶剂后，其在不同温度和压力下的溶剂比对抽余油中苯含量有重要影响。环丁砜溶剂可以很好地提高非芳烃和芳烃之间的相对挥发度，使其更容易分离。

2、环丁砜劣化

        环丁砜是一种相对稳定、选择性高、溶解度高的理想溶剂，但易受温度、氯离子、氧气和水等影响，导致环丁砜变质。环丁砜降解分解降低了溶液中的溶剂含量，苯容易蒸发并与非芳烃化合物的蒸气混合，导致塔顶苯含量高，使抽余油中苯含量超过标准。不仅如此，环丁砜的分解还会腐蚀设备，增加危险系数。

3、溶剂蒸气压和成分的影响

        在实际溶液中，形成混合物的组分的性质差别很大，组分分子与其他组分之间的相互作用能也差别很大。但在一定的温度、压力和浓度范围内，溶剂服从拉乌尔定律，溶质服从赫里定律得到公式PA=PA*XA，其本质是化学势的最低状态。由式可知，溶剂越多，苯的饱和蒸气压越小，沸点越高，非芳烃和芳烃的相对挥发系数增大。但是，当溶剂浓度增加时，苯的浓度降低，导致溢流。因此，一般环丁砜溶剂的溶剂比约为5.5。

4、温度的影响

       物质的溶解度随温度变化，不同的溶质有不同的溶解曲线，通常，溶剂的溶解度随着温度的升高而增加。在苯抽提过程中，随着温度的升高，非芳烃和芳烃的溶解度增加，使相对饱和蒸气压降低，温度降低，可以很好地降低抽余油中苯的含量，但可能会影响溶解度平衡，苯含量的溶解度降低，收率降低，消耗量增加。温度过高会增加塔内气相的负电荷，使大量气体组分蒸发到塔顶，带走少量苯。

5、油水清洗系统的误区

        所有仪表数据均应在规定范围内波动，但有客观环境因素导致塔内温度或压力高于或低于规定值，操作人员无法及时处理，或可能没有按照操作规程操作。

6、回流比的影响

        回流比主要对温度影响较大，间接影响抽余油中苯的含量。由于溶剂与非芳烃的饱和蒸气压相差较大，只能采用较小的回流比。提高回流比可以降低塔顶温度，降低回收段和萃取段整体温度，降低残油中苯含量。但回流比过大，塔盘上会形成两液相，不利于分离。

7、贫溶剂的影响

        贫溶剂将有两个主要影响因素。1）对苯饱和蒸气压的影响。 由于塔底温度在150～175℃之间，塔底多为C7+，轻组分少。提高塔底传热效果，减少受热不均引起的副反应，在塔底加入副线苯，但加入后，贫溶剂中的苯直接蒸发到塔顶与非芳烃混合，直接造成萃余液苯含量超标。2）对温度的影响。向塔中加入贫溶剂的温度会影响塔内的热平衡，如果温度太高，可能会增加塔内的负热差，导致溶剂变质。

三、苯抽提装置抽余油中苯含量过高的对策

        苯纯度的关键步骤是芳烃和非芳烃的分离，这意味着非芳烃和芳烃的相对饱和蒸气压系数增加，从根本上解决抽余油中苯含量过高的问题。

1、选择溶剂

        选择环丁砜溶剂是更好的选择，既提高了非芳烃和苯的相对饱和蒸气压，也从能源的角度降低了消耗。

2、环丁砜劣化的对策

        控制温度，避免操作不当造成局部过热，或外界因素造成塔内温度波动。严格控制和检查装置的气密性，定期对装置和设备进行检查和维修。同时，加入的原料和溶剂可以进行氮气密封。当环丁砜降解分解时，会产生磺酸类酸性物质。我们可以通过环丁砜溶剂脱酸树脂交换去除降解后的环丁砜中的酸性物质，使环丁砜能够重新保持其活性，降低系统中氯含量，工作前对原料进行脱水，定期冷却循环水。检查装置，注意回流塔内流动的水应更换为非离子水。

3、汽提水比和溶剂比

        芳烃在环丁砜中的溶解度大于非芳烃化合物。我们可以通过降低溶剂比和增加汽提水比来促进苯和非芳烃的分离。溶剂比控制在2.0左右，汽提水比控制在0.012左右。

4、调控温度

        在溶剂比不变的情况下，可以增加塔顶回流，降低塔底温度来调节。

四、结束语

        溶剂比和溶剂温度是决定抽余油苯含量的关键。当溶剂的选择性和溶解度较高时，可以从原料中提取苯，溶剂必须回收再利用以恢复环丁砜的活性。调整质量比，包括溶剂比、汽提水比、回流比和温度微控，可以降低抽余油中苯的含量，更好地分离非芳烃和苯。

        参考文献：

        [1]周邓红、夏晓梅、甘雨、李静、叶昆，甲醇-苯共沸体系物理方法与萃取剂的筛选[J].科技广场，2017，3-0118-03

        [2]王建辉，李玉涛 芳烃抽提装置长周期运行的影响因素分析及对策[J]. 乙烯工业，2011，23（3）：15-21.