醇酮尾气洗涤油的替代研究

邸大鹏，娄　阳，石明彦，吕　洁

中国石油辽阳石化分公司研究院，辽宁辽阳 111003

醇酮生产装置是辽阳石化分公司尼龙厂精己二酸生产线上的中间装置，1975年引进法国隆伯利公司的生产技术，采用环己烷无催化氧化法，以环己烷作原料，经贫氧空气氧化生产环己醇和环己酮的混合物。目前该装置氧化反应产生的高压尾气和预浓缩过程产生的低压尾气的主要成分都是含有一定比例环己烷不凝气的氮气。为了回收尾气中的环己烷，生产中采用高压洗涤塔和低压洗涤塔对高压尾气和低压尾气进行洗涤，洗涤塔中的洗涤油在常温下与尾气逆流接触，吸收其中的环己烷不凝气，回收的环己烷经过简单处理后作为母液循环利用。醇酮装置尾气洗涤油(奥的克轻油)的消耗量约为40 t/a。笔者利用醇酮尾气模拟装置，筛选廉价油剂进行尾气吸收效果评价实验，以期替代在用醇酮尾气洗涤油，提高装置的经济效益。

1　实验部分

1.1　洗涤油的初步筛选

气相中的环己烷被吸收剂(洗涤油)溶解从而转移到液相的过程属单纯的物理吸收过程。吸收剂的选择通常从以下几个方面考虑[1]：1)对溶质(环己烷)的溶解度尽可能大，对其余组分的溶解度则尽可能小；2)饱和蒸气压尽可能低；3)黏度低，倾点(或凝点)低，稳定性好，无腐蚀性；4)尽可能无毒、难燃、发泡性差。

实验选取了3种醇酮尾气洗涤油的替代品，分别是环烷基基础油(洗涤油A)、环烷基调和油(洗涤油B)和石蜡基基础油(洗涤油C)，对这3种替代油品的物性指标进行了分析检测，结果如表1所示。

表1　洗涤油替代油品分析测试数据

选取的3种洗涤油替代油与奥的克油相比，各项指标差异不大。其中40 ℃时的运动黏度和倾点这2项指标对于替代油在装置中能否投用起决定性作用，运动黏度和倾点均在工艺允许范围内，可确保洗涤油投用后洗涤塔的正常运行。在此基础上只要对3种油品进行吸收效果评价，优选出吸收效果优良的油品即可。

1.2　洗涤油性能评价

采用醇酮尾气模拟装置进行混合气配置，并模拟生产现场工况进行吸收(洗涤)操作。该套实验室评价装置由醇酮尾气的混合配置系统和吸收系统两部分组成。

1.2.1混合气的配置

醇酮生产装置氧化工段和预浓缩过程产生的尾气的组成如表2所示。吸收效果随压力的增大而提高，且低压尾气中环己烷的含量较高，因此根据低压尾气的组成进行尾气模拟配置，用于洗涤油效果评价实验。配气装置如图1所示。

表2　尾气组成

图1　模拟配气装置

氮气经减压表降压至0.1 MPa，通过质量流量计控制氮气的流量。将氮气以一定的流量经插底管通入装有环己烷液体的Parr釜中。Parr釜加热至70 ℃，通过鼓泡形成氮气和环己烷的混合气。配置的混合气中环己烷的质量分数与氮气流量之间的关系如表3所示。

随着氮气流量的增加，混合气中环己烷的含量随之增加，当氮气流量为500 mL/min时，混合气中环己烷的质量分数达到最大值27.6%；氮气流量继续增加，环己烷的含量反而减少。环己烷的质量分数为27.6%时，刚好与醇酮装置低压洗涤塔中环己烷的含量相吻合，因此吸收实验中将氮气流量控制在500 mL/min，此时混合气流量为563.6 mL/min。根据生产厂洗涤塔中的油气比，确定实验洗涤油的流量为300 mL/h。

表3　氮气流量与混合气中环己烷含量的关系

1.2.2吸收系统的设计

在精馏塔(1 300 mm×29 mm)内部装填高效填料，模拟现场洗涤塔对混合气中环己烷的吸收效果进行评价。采用双柱塞计量泵将洗涤油从吸收塔塔顶注入，洗涤油通过填料进行充分分散，靠重力作用流入塔底，在此过程中与从塔底通入的混合气进行逆流接触，混合气中的环己烷被洗涤油吸收(富油)，不被吸收组分氮气从塔顶逸出。将收集的富油加热至指定温度进行脱附，脱附后的洗涤油可以循环使用。吸收评价装置的简图如图2所示，装置中θ网环填料规格：5 mm×5 mm，比表面积1 180 m2/m3，堆密度 295 kg/m3。

1.2.3醇酮尾气洗涤油吸收效果评价

吸收评价实验在常温及0.1 MPa条件下进行。用计量泵以300 mL/h的流量从吸收塔塔顶注入洗涤油，吸收塔底与Parr釜尾气管相连，混合气以563 mL/min的流量与洗涤油逆流接触，尾气由塔顶逸出。系统稳定后，每隔30 min对尾气进行采样分析，采用安捷伦19095W-123气相色谱测定尾气中环己烷的含量，柱温70 ℃，进样口温度150 ℃，进样量80 μL， 柱流速2 mL/min，TCD检测器温度250 ℃。

2　结果与讨论

采用不同洗涤油时，尾气中环己烷的质量分数如表4所示。塔中只有填料无洗涤油时，尾气中环己烷的质量分数为8.0%，说明填料对过饱和混合气中的环己烷的凝析具有一定的促进作用；采用洗涤油C时，尾气中环己烷的质量分数降至0.83%，说明洗涤油C对环己烷具有良好的吸收作用，但不能达到完全吸收的效果，吸收率为97.00%；奥的克轻油、洗涤油A、洗涤油B这3种洗涤油能够全部吸收混合气中的环己烷，吸收率达到100%。因此选择洗涤油A或洗涤油B作为奥的克轻油的替代品是可行的。

3　结论

采用氮气和环己烷配置混合气，模拟醇酮生产装置产生的尾气，通过吸收塔对混合气进行吸收效果评价。实验结果表明洗涤油A和洗涤油B都能够完全吸收尾气中的环己烷。洗涤油A的价格为16 300元/t，洗涤油B的价格为16 600元/t，从价格方面考虑建议选用洗涤油A。近年来奥的克轻油价格最高达到18 900元/t，洗涤油A比奥的克轻油便宜2 600元/t，按40 t/年的需求量计算，可为企业节约资金10万元/年。

[1]姚玉英，陈常贵，曾敏静，等.化工原理：下册 [M].天津：天津大学出版社，1999:77.