碳五分离装置溶剂再生釜长周期影响因素分析

2021-01-20赵建武和冰涛

石油化工应用 2020年12期

赵建武，和冰涛，马猛

（新疆天利石化控股有限公司，新疆独山子 833699）

新疆天利石化控股有限公司化工三厂15×104t/a分离装置采用上海石化碳五分离技术，以乙烯裂解副产品碳五轻馏分为原料，采用萃取精馏和普通精馏联合起来，达到分离双烯烃产品的目的。自2014 年9 月15 日投料开车，碳五分离装置溶剂再生釜多次出现排焦困难，投用后不仅影响再生溶剂的负荷，同时影响溶剂系统的品质，严重时造成循环溶剂中环戊二烯指标超标，影响装置产品质量。通过装置近几年来的运行情况及优化，结合实际操作经验，分析再生釜管束聚合结焦的原因，从而延长再生釜的运行周期。

1 工艺流程简述

溶剂再生釜E-501 作用是将一萃塔中间再沸器E-203A/B 送来的部分循环溶剂送至溶剂再生釜E-501 脱除其中所含的焦质，与第三汽提塔C-304 凝液泵P-310A/B 送来的溶剂在溶剂精制塔C-501 通过共沸蒸馏脱出溶剂中的水分、双环戊二烯及其他二聚物以及羰基化合物等微量杂质，纯化溶剂以便溶剂循环使用，流程（见图1）。

2 影响溶剂再生釜E-501 长周期运行的原因探讨及优化

通过近几年对溶剂再生釜的运行情况分析，影响再生釜运行周期的因素主要是再生釜芯子局部结焦，大量的聚合物附着于管束表面，造成E-501 换热器管束芯子换热效率降低，最终导致再生釜运行效果变差，影响装置萃取单元溶剂品质，造成产品中环戊二烯超标。因此，要解决溶剂再生釜E-501 长周期运行，需从以下几方面考虑：

2.1 再生釜选型

分离装置选用的再生釜为15.3 m3的容器，换热面积25 m2，加热源为1.0 MPa 中压蒸汽，并考虑到后期再生釜的底部结焦问题，再生釜采用底部进料，增加冲洗流动性，防止底部焦油长时间聚集；管束根部增加冲洗口，防止因长时间运行，管束根部累积焦油等聚合物，影响排焦后的抽芯操作；排焦口设有倒淋，主要是排焦前用于接临时管线对排焦管线进行暖管，防止排焦过程中，焦油附着在排焦管壁上，堵塞管线，影响装置排焦操作。

图1 工艺流程图

同时在对原设计E-501 的处理能力及结构进行考察验证后，基本满足试用要求，根据同等换热面积的换热器的结构，增加管束的长度，增大管束间距，可增加管束间的焦油流动性，使得焦油排出质量较好,也延长了再生釜的运行周期。

2.2 再生釜进料中水、烃含量的影响

因装置再生介质为DMF，DMF 在高温下容易水解，产生甲酸和二甲胺，甲酸溶解在溶剂中容易腐蚀设备。铁离子在溶剂中容易引发双烯烃聚合，二甲胺与醛类物资结合容易形成褐色聚合物，堵塞设备；因溶剂沸点较高，分离装置再生釜采用负压操作，但操作温度较高，容易发生水解及聚合反应。溶剂再生釜进料中水的来源主要为原料带水、溶剂精制塔操作调整不稳定以及新鲜溶剂中带水，导致循环溶剂中水含量增加，以上水都可以通过汽提塔调整解决。因设计之初，第一汽提塔C-202、第二汽提塔C-303 均未提供运行参数，通过运行调整发现第一汽提塔C-202 第25 层板温度、第二汽提塔C-303 第17 层较为灵敏，温度太低，容易导致塔釜水及烃含量太高，在高温下容易导致水解反应及双烯烃聚合，影响溶剂品质，温度控制太高容易把溶剂带至塔顶，造成溶剂损失，影响产品质量，由此可知分离装置第一汽提塔25 层板、第二汽提塔17 层板为两个汽提塔的灵敏板温度，将此温度控制在138 ℃～165 ℃，具有较好的脱水效果，循环溶剂水含量基本控制在500 mg/kg 以下，此指标下的水含量，对减少设备腐蚀，延长再生釜运行周期有重要意义。

2.3 再生釜排焦周期判断

再生釜的排焦周期对再生釜的管束结焦有较大影响，通过近几年的排焦操作经验及检修情况判断，再生釜排焦周期不宜过长，运行时间太长，再生釜内的焦油含量较高，浓缩时间长，不仅容易堵塞再生釜的管束，而且还影响再生釜长周期运行；浓缩时间短，易造成浓缩不彻底、溶剂损失增加。再生釜运行周期太短，易造成浓缩过程中管束漏出液位面以下，管束局部过热，一方面造成管束表面结焦加剧，另一方面造成设备损坏，影响装置长周期运行。

因此，通过对2017 年再生釜进料中焦质分析，焦质含量为0.22 %，溶剂再生釜进料为3.2 t/h 时，每月产生焦油含量在4.5 t～5.5 t，根据历年每月焦油排放量在5.2 t 左右，初步判定再生釜运行周期25 d～30 d；结合装置实际运行，最终确定溶剂再生釜在负荷不变的情况下，运行周期约30 d 左右（见表1～表3）。

从表1～表3 可以看出，分离装置再生釜运行周期约为30 d，分离装置抽芯次数越少，浓缩排焦效果越来越好，溶剂损失量越小。