芳烃抽提装置问题分析及优化措施

【摘 要】芳烃抽提装置的抽提蒸馏塔作为整个装置的核心工艺，其运行状态直接影响抽余油和苯产品质量，其液-液抽提的特殊性和环丁砜溶剂的易劣化的特点给生产操作带来较大的难度。通过采取提高原料中芳烃组分、降低烯烃组分含量，降低抽提蒸馏塔热负荷及溶剂质量比等措施后，装置实现平稳操作，产品可满足石油苯545的质量要求。

【关键词】芳烃抽提;装置问题

引言

近年来重芳烃装置一直遭受原料产生结焦物在预热器和填料塔内聚集，影响脱轻塔分离效果的困扰。装置产能，能耗成本，经济效益等均受到较大影响。因此尽快查清原料结焦的原因，找到解决问题的有效方法，对装置的平稳正常运行具有重要意义。

1芳烃抽提装置问题的影响

1.1对精馏塔的影响

装置运行3年左右脱轻塔的精馏分离效果就会急剧下降，塔的处理能力，产品收率，产品质量均受到较大影响。造成这种现象的原因主要有两个：一是在精馏塔进料口位置的分布器的一级槽内基本被结焦物质覆盖，分布槽下方的布液孔无法正常漏液，液体充满一级槽后从上沿溢出，无法进入二级槽进行有效分布，大大降低了分布效果。二是杂质充满了填料孔隙，覆盖在填料层表面，使液体不能按照填料波纹方向进行膜状流动，在填料层上表面就开始大量沟流、偏流等径向流动，刚刚经过分布器分布良好的状况迅速恶化。初始分布就严重不均匀，会导致放大效应迅速增加，进而导致整段填料层几乎失效，分离能力下降。另外，局部填料层堵塞严重会导致精馏塔填料比表面积降低，压降增大等，这些不利因素都会严重降低精馏塔的分离能力。

1.2对原料预热器的影响

原料在预热器内发生结焦现象后，预热器的换热效果会大大下降。首先反映在进料温度无法达到控制要求，长期低于指标下限。影响精馏塔泡点进料，降低精馏分离效果。其次在结焦情况比较严重时，还会造成预热器管程部分换热管堵死，无法满足流量要求。

1.3结焦物成分分析

我们分别在几处代表性的提取结焦物质送交科研单位进行分析化验，得到的结论是主要成分为脂肪族烃类树脂、聚酰亚胺树脂的混合物。取样进行灼烧后仍有残留物，说明样品中基本为有机物，含有少量无机物。而其中铁元素含量又很低，可以判定灼烧后的残留物质不是设备腐蚀产生的铁锈。

2芳烃抽提装置问题的原因

2.1抽提塔进料管线振动原因分析

物料管线振动斱式是一种典型的机械振动，造成管线振动的原因有很多，一般分为以下6种类型：1）管线内部液体流动状态忽然发生变化，液体内部压力不均匀，局部出现液压冲击，导致管线发生振动;2）管线内液体经过节流阀，液流中某点压力低于其饱和分压导致原来溶于液体中的气体分离出来，出现空穴现象，导致管线发生振动;3）管线内液相压力过高、流速超过管线设计值，支撑强度不够，导致管线发生振动;4）由于增压设备，如泵和压缩机出现不平衡运动或喘振现象发生异常振动，导致附属管线同步发生的振动现象;5）管道系统根据配置情冴，现场实际支撑的构件也具有一定的振动频率，当管线的微小振动与支撑构件的振动频率相近时，便会发生管线振动增强的现象;6）当管线内部介质出现气液两相流动时，管线内液体的流动形式可能出现异常，导致管线发生振动。

2.2抽提塔压差异常波动原因分析

经过分析作者认为造成抽提塔压差异常波动的原因有以下4个主要因素：

2.2.1溶剂质量的影响

在抽提蒸馏工艺中，对溶剂的性能要求较为严栺，其良好的热稳定性、高选择性、强抗发泡性能均是T-100溶剂的特性。但该溶剂在220℃会缓慢地热分解成二氧化硫和丁二烯，其中丁二烯在高温下能够聚合生成不饱和聚合物，二氧化硫会造成设备腐蚀;而溶剂中的杂质环丁烯砜在100～130℃即可分解生成二氧化硫和丁二烯，在微量氧的存在下，环丁砜也存在分解的情冴，同时由于脱重系统易将T-100溶剂中的抗氧剂和抗阻聚剂脱除，所以在长周期运行时间下，溶剂质量逐渐劣化，导致抽提效果变差，同时塔板聚合加重。

2.2.2C5体积分数的影响

液体的表面张力越小越容易产生气泡，在有环丁砜溶剂的萃取作用下，芳烃和非芳组分在液体的内部和表面分层，液体表层为具有较高活度系数和较低表面张力的轻烃。当C5、C6等轻烃被蒸出时，这就使液体具有了较低的表面张力，使产生的泡沫体积变大、留存时间增加，当情冴持续恶化到严重程度时，就会导致整个塔盘发生剧烈的发泡现象，尤其体现在抽提塔的中上部最为严重。

2.2.3塔盘堵塞

由于环丁砜分解生成的丁二烯在高温下聚合，幵在塔盘上积累，有可能导致塔盘浮阀空隙变小，流通量下降，抗扰动能力变弱，同时由于裂解汽油中含有一定量的胶质，胶质可溶解于芳烃和环丁砜之中，却不溶于链烃，但胶质沸点高不易蒸发，所以胶质会随着环丁砜溶剂在系统内循环幵积累，当到达一定浓度后，胶质便会析出幵附着在浮阀上，使浮阀粘住，无法弹起，导致塔盘上气液两相无法迚行传质传热，造成塔压差波动。当塔釜压力继续升高，压力大于胶质对浮阀的黏合力时，浮阀再次弹起，如此周而复始，造成塔内压差剧烈波动、抽提塔操作紊乱。

2.2.4塔盘元件损坏

浮阀损坏：浮阀塔在实际运行时，由于浮阀安装质量未达到相兲要求或经冲击磨损，经常出现浮阀脱落现象，如果浮阀脱落量较大，使塔板上气液相不能充分接触，导致气体通过筛孔的气速过高，使气液接触局部呈喷射状冴，雾沫夹带量增大，同时气体通过浮阀孔的气速相对较低会使泄漏量增加。

3采取的优化措施

3.1抽提塔进料管线振动

降低原料换热温度至102℃后，无论是水平管线还是竖直管线，罐内流体的流动状态均为稳定的分层流，不会出现由于物流冲击而导致的管线振动，按照此斱案迚行调整后，目前已成功消除管线振动，保证了装置的安全运行。

3.2抽提塔压差波动

由于抽提塔压差波动是由溶剂质量下降、原料中C5含量过高、塔盘堵塞和塔盘元件损坏多个因素共同造成的。由于目前该装置不具备检修条件，所以目前塔内件的问题，无法彻底解决，只能在2021年大检修时迚行处理。但是针对目前工冴，制定了相应的处理办法：1）上游汽油加氢装置减小C5体积分数至0.5%，减小轻组分造成的发泡现象。2）将抽提塔顶抽余油产品质量最敏感的15层塔板温度由116℃降低到112℃，降低抽提塔整体温度，降低环丁砜溶剂的活性，提高选择性，确保即使有多层塔盘失效的前提下，也能将抽余油中的苯完全萃取出來。3）补充一定量的新鲜溶剂，同时控制溶剂比在5：1，确保萃取效果。4）稳定抽提塔釜温度在154～155℃之间，控制温度波动在1℃之内，杜绝对加热阀门调整过大过快，保持塔釜蒸汽量稳定，减少对塔盘的冲击，确保塔内件处于一个稳定的运行状态。

结束语

抽提蒸馏塔作为芳烃装置的关键核心流程，其运转情冴直接影响芳烃装置的整体运行情冴。通过采取提高原料中芳烃组分、降低烯烃组分含量，降低抽提蒸馏塔热负荷及溶剂质量比，等措施后，装置实现稳定操作，产品可满足石油苯545的质量要求。

参考文献：

[1]钱秀清.化工管线振动的流体振源分析[J].石油化工设备，1997，26（5）：9-12.

[2]涂连涛.加氢装置分馏塔迚料加热器出口管线振动原因分析及解决措施[J].石油天然气化工，2018，47（1）：20-25.

[3]顾侃英.芳烃抽提中环丁砜的劣化及其影响[J].石油学报（石油加工），2000，16（4）：19-24.

作者简介：

张兴茂，专业：石油加工与工艺，大专，技师。

（作者单位：兰州石化职业技术学院）