乙腈法丁二烯装置尾气回收技术改造

2020-03-18杨卓

石油化工应用 2020年2期

杨卓

（中国石油兰州石化公司乙烯厂丁二烯车间，甘肃兰州 730060）

12×104t/a 碳四抽提丁二烯装置是兰州石化公司60×104t/a 乙烯改扩建工程的下游配套装置。其原料为乙烯装置副产的裂解碳四，通过萃取精馏和普通精馏等物理分离过程，最后得到聚合级的1，3-丁二烯产品，作为合成橡胶、合成树脂等的单体原料。该装置副产的抽余碳四，作为下游MTBE 及1-丁烯联合装置的原料，用于生产1-丁烯和甲基叔丁基醚（简称MTBE）。丁二烯装置尾气主要来自两部分，一部分为裂解碳四原料经过第一、第二萃取精馏单元精馏后产生的碳四炔烃尾气，其中含有高浓度乙烯基乙炔，需要通过MTBE 装置的大量醚后碳四进行稀释后，作为燃料使用。一部分为脱重脱轻单元脱丙炔塔顶产生，由于丙炔在一定浓度和压力下会发生分解爆炸，为了保证安全生产，脱轻塔压力控制较低，并且严格控制塔顶丙炔含量，装置指标为≤35 %，因脱轻塔为全回流塔，为了防止丙炔积累，回流槽放空调节阀处于常开放火炬状态，随丙炔放空的组分主要为丁二烯，所以大量高浓度丁二烯作为尾气损失，影响了装置的技术经济指标。本文主要对丁二烯装置尾气回收技术改造进行了综述。

1 碳四炔烃尾气回收工艺

第二萃取精馏单元主要由两台串级的精馏塔和一台闪蒸塔组成，加入萃取剂乙腈，在第二萃取精馏塔塔顶得合格的粗丁二烯，塔釜得到炔烃解吸完全的乙腈，经闪蒸塔将炔烃与乙腈分离，从而实现丁二烯与炔烃以及溶剂乙腈的分离。第二萃取精馏下塔中下部侧线采出的物料进入炔烃闪蒸塔，在塔内通过普通精馏的方法分离炔烃与乙腈，塔顶气相通过冷凝后，流入闪蒸塔回流罐，为了防止炔烃超标发生危险，在炔烃闪蒸塔塔顶补充一定量的来自MTBE 装置来的醚后碳四做炔烃稀释剂，将乙烯基乙炔浓度控制在≤40 %。回流罐的不凝气相再进入闪蒸塔二级冷凝器，进一步冷凝后进入闪蒸塔沉降罐，沉降罐的气相由仪表调节排放火炬，液相是含乙腈的炔烃，通过水洗后分离炔烃和乙腈水。碳四炔烃经采出泵送出界区，其中乙烯基乙炔含量约17 %，丁二烯含量约17 %，由于这部分高炔烃尾气过去没有合适的回收技术，只能通过稀释浓度后作为液化气使用，每年装置产生碳四炔烃2.08×104t，随着炔烃加氢技术的发展，如将这部分碳四炔烃加以利用，将产生可观的经济效益。装置结合实际生产情况，依托现有流程，与相关单位开展技术交流、调研、论证，最后确定采用BASF 公司炔烃加氢技术。

目前碳四炔烃加氢技术主要分为美国UOP 公司的KLP 前加氢工艺和法国石油研究院的IFP 后加氢工艺。丁二烯装置炔烃加氢回收丁二烯项目采用后加氢技术，由BASF 公司提供炔烃加氢部分的工艺包，其余部分由寰球工程公司设计，反应器采用H0-12 S4型催化剂，通过催化加氢，将碳四炔烃选择性加氢为丁二烯，得到乙烯基乙炔≤5 %加氢碳四，年产加氢碳四1.96×104t。

主要流程：来自界区的含炔碳四原料经过炔烃水洗塔将原料中的乙腈含量降至100 mg/L 以下，进入聚结器脱除原料中的游离水，进入进料罐缓冲，通过进料泵加压，与来自加氢循环冷却器的循环物流混合进入加氢反应器。来自管网的氢气经压力调节从顶部进入加氢反应器，与反应器内的液态烃混合，气液混合物流经催化剂床层，发生加氢反应，并到达反应器底部。循环泵将反应后的氢化液体分为两路。一部分加氢碳四送入脱绿油塔，一部分循环回到加氢反应器的顶部。脱绿油塔塔顶得到加氢碳四产品返回原料罐区，塔底的重组分绿油经脱绿油塔塔釜采出泵送出界区。

炔烃加氢项目原料为装置炔烃水洗塔出来的碳四炔烃和氢气（见表1）。

表1 碳四炔烃规格表

炔烃加氢项目产品为加氢后脱除重组分的加氢碳四（见表2、图1）。

表2 加氢碳四规格表

目前该项目已完成了初步设计，并于2019 年装置大检修期间完成了部分甩碰头工作。

2 脱丙炔塔尾气回收工艺

丁二烯装置采用自有技术，由寰球工程公司设计，装置于2006 年10 月投用。脱重脱轻单元脱丙炔塔采用普通加压精馏的方法，把丁二烯与丙炔等轻组分分离开，在脱轻塔塔顶得到丙炔等馏分，塔釜得到聚合级的丁二烯产品。开车以来，脱丙炔塔顶尾气一直采用连续少量排火炬方式处理，其中丁二烯含量≥50 %，每年有大量丁二烯损失掉。如果将这部分丁二烯回收，经济效益可观，2019 年1 月装置从脱轻塔回流罐放空调节阀到淋阀处配置一条管线至乙烯装置，将该部分尾气通过乙烯装置将其中丙炔分离后，其余碳四组分处理合格返回裂解碳四罐区作为装置原料，脱轻塔顶丙炔-丁二烯尾气连续排入乙烯装置，不再进入火炬系统，达到回收丁二烯的目的。通过半年的运行情况看，该工艺过程简单，运行稳定，增加了丙烯和丁二烯产量，并且对乙烯装置没有影响（见图2）。