芳烃抽提装置中关于环丁砜溶剂保护的改造措施及优化方案

2016-08-29邵松伟赵吉鹏甘肃省锅炉压力容器检验研究院甘肃兰州73000兰州石化公司甘肃兰州730060

甘肃科技 2016年13期

邵松伟，陈　雪，赵吉鹏（.甘肃省锅炉压力容器检验研究院，甘肃兰州73000；.兰州石化公司，甘肃兰州　730060）

邵松伟1，陈雪2，赵吉鹏1
（1.甘肃省锅炉压力容器检验研究院，甘肃兰州730020；2.兰州石化公司，甘肃兰州730060）

针对兰州石化公司0.4MT/a芳烃抽提装置在实际生产运行中出现的环丁砜溶剂劣化降解造成的溶剂损耗、设备腐蚀、堵塞、生产成本提高等问题，采取了一系列改造措施及优化方案，并对之后的效果进行了分析，分析表明措施及方案切实可行，从而达到了保护溶剂、减少腐蚀、延长生产周期的目的。

环丁砜；腐蚀；保护；改造；优化

1　前言

兰州石化公司0.4MT/a芳烃抽提装置采用的是SEI以环丁砜为溶剂的抽提技术，但由于环丁砜溶剂在高温、含氧等工艺条件下会发生降解，导致抽提系统溶剂颜色变深，pH值下降，酸性特征极为明显，对设备、管道造成了不同程度的腐蚀，从而影响芳烃抽提装置的长周期运行。

2　环丁砜溶剂的劣化对生产设备的影响

环丁砜的降解物是造成芳烃抽提系统腐蚀的主要原因。环丁砜溶剂降解及降解产物对生产设备最主要的影响就是造成设备腐蚀和堵塞［1］。

如图1所示，抽提塔C-302塔盘，全塔93层筛板塔盘腐蚀产物和结焦溶剂使塔盘堵孔严重，局部达50mm厚，多次检修加钝化剂满塔浸泡清洗效果仍不明显。其他各塔、重沸器等亦均有不同程度的腐蚀堵塞，对整个芳烃抽提系统有比较大的影响。

图1　C-302塔盘上的腐蚀产物及结焦溶剂情况

3　关于环丁砜溶剂保护的改造及效果分析

针对上述导致溶剂降解的不同原因，在操作中需要采取有针对性的工艺措施来对溶剂进行保护，防止溶剂降解劣化影响正常生产及设备运行。

3.1回收塔（C-304）再沸器（E-309）结构改造

要保证操作温度的平稳，首先要控制加热介质即控制加热蒸汽温度不应超过220℃，防止因局部超温造成环丁砜劣化加速［2］。

2014年9月，由于回收塔C-304的再沸器E-309积液槽泄漏，车间在抢修的同时，针对其因结构缺陷使溶剂受热不均而需要大量热，以致热载体不断提温，长期中段温度过高等问题，对E-309做了结构的改造，加装了一层密封板如图2所示。

图2　再沸器E-309改造前后对比

由图2可知：改造前由于E-309无密封板，导致汽提蒸汽、汽提水、环丁砜溶剂未完全经过再沸器E-309加热，从图示可知只有一半以下的介质通过换热器，致使换热效率严重下降，而为达到工艺指标要求不得不通过提高热载体温度、热载体量来补偿换热面积不足带来的影响，从而造成局部过热现象更加严重，溶剂降解速度加剧。改造后所有进入积液槽中的环丁砜溶剂、汽提蒸汽、汽提水均通过强制改变方向从再沸器通过，不但换热面积得到充分利用，而且被加热的汽提蒸汽由于降低了局部分压，带走大量热量，充分起到了保护溶剂的作用。

如图3所示为回收塔再沸器E-309及集液槽结构图，中间两根钢梁即为支撑再沸器的导轨，在改造过程中架设两根纵向支撑钢梁以增加导轨的强度，解决了再沸器晃动的问题。在集液槽左侧增设斜角支撑并在其上方敷设钢板进行密封。如图4所示为改造前换热器实物图，从图4中可以明显观察到再沸器左上侧管束经冲刷形成的发亮现象，而再沸器下侧、右侧均无明显冲刷痕迹，充分证明改造前因为集液槽无密封板液流局部通过换热器导致的换热效率差的推断。

图3　E309内部结构

图4　E309改造前局部加热痕迹

3.2改造后效果分析

回收塔集液槽密封板改造方案实施开工后，回收塔蒸发段中部温度大幅度下降，效果明显。

图5　改造前后回收塔中部温度变化对比

由图5可知改造后由于再沸器换热面积充分被利用，在密封板的限制下汽提蒸汽被迫与环丁砜溶剂一同进入换热器管束间换热带走大量热，回收塔C-304中部温度较改造前下降20℃，有效降低了环丁砜溶剂的局部过热降解速率。

图6　改造前后水洗水量对比

由图6可知改造后汽提蒸汽被充分加热，水循环速率得以提升，有效增加了水洗水量。水洗水量的提升一方面降低了非芳烃溶剂携带损失。另一方面水循环量的增加，也在一定程度上增加了回收塔汽提蒸汽量，进一步降低了溶剂分压，减缓环丁砜降解速率。

图7　改造前后pH变化对比

由图7可知改造后由于系统环丁砜溶剂降解速率下降，系统环丁砜溶剂pH值由原来的平均值5.2上升至6.5的平均值，有效说明了在改造后环丁砜溶剂的降解速率减缓。

4　保护环丁砜溶剂的优化方案

4.1新开停工方案的应用

1）在抽提装置开工阶段，汽提塔C-303与回收塔C-304两塔循环如图8所示，在此期间，贫溶剂在两塔内循环加热。由于汽提塔C-303底部再沸器E-307为热虹吸固定管板式换热器，被加热介质环丁砜溶剂属于热虹吸自流循环工作方式。抽提开工两塔溶剂循环阶段由于贫溶剂内无挥发组分，故溶剂在汽提塔再沸器E-307中属于相对静止状态，被加热介质在无流动状态被不断加热，与再沸器管束接触的环丁砜溶剂局部高温降解速率加快。

为解决此问题，在抽提开工方案中对抽提两塔循环期间的升温方式进行了改变，采用了汽提塔再沸器两塔循环期间不加热而利用回收塔再沸器进行加热的新开工方法。由于回收塔再沸器集液槽流体属于流动态，不存在局部过热造成的溶剂降解问题，有效地解决了开工期间汽提塔再沸器E-307加热导致的溶剂降解及换热器管束堵塞的问题，对延长换热器寿命及抽提装置长周期有积极意义。

图8　C-303、C-304溶剂两塔流程图

2）停工期间的杂质沉积对汽提塔再沸器E-307影响明显，对其造成堵塞。反之，由于堵塞严重又会使E-307在加热过程中消耗热载体大量的热，致使其他换热器得不到足够的热，只能不断提温，局部温度最高已达285℃，而高温又大大加速了溶剂的降解劣化，因此造成恶性循环。

基于以上问题，去年6月份抽提装置检修，对堵塞结焦严重的E-307进行清理除焦换芯，清理后热载体温度下降明显，平均维持在265℃左右，下降了20℃。同时及时调整了停工方案，在溶剂循环过程中即退C-303中溶剂至溶剂罐T-303，至液面消失后停溶剂泵，有效防止了溶剂静置时杂质沉积堵塞设备，从根源上保证了热载体温度继续维持在正常范围内。

4.2合理使用添加剂，稳定溶剂pH值

为了使环丁砜保持正常的pH值，本装置采用加注单乙醇胺（MEA）来中和环丁砜分解而形成的各种酸性物质，使溶剂的pH值一直保持在6～8之间，从而降低这些酸性物质对设备的腐蚀，同时减缓环丁砜的分解劣化［3］。然而，单乙醇胺的调节作用只有在环丁砜溶剂酸化变质前加入才更有效，并且过多的加入MEA还会使其受热分解产生的铵盐大量累积堵塞设备，故应合理添加使用。

由图9看出，5年中，随着溶剂质量的不断下降，MEA的添加量呈逐年递增趋势，而由于采用了以上所述多种有效的溶剂保护措施，去年MEA的消耗则有明显回落。