邵松偉，陳　雪，趙吉鵬（.甘肅省鍋爐壓力容器檢驗研究院，甘肅蘭州73000；.蘭州石化公司，甘肅 蘭州　730060）

芳烴抽提裝置中關(guān)于環(huán)丁砜溶劑保護的改造措施及優(yōu)化方案

邵松偉1，陳雪2，趙吉鵬1
（1.甘肅省鍋爐壓力容器檢驗研究院，甘肅蘭州730020；2.蘭州石化公司，甘肅 蘭州730060）

針對蘭州石化公司0.4MT/a芳烴抽提裝置在實際生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的環(huán)丁砜溶劑劣化降解造成的溶劑損耗、設(shè)備腐蝕、堵塞、生產(chǎn)成本提高等問題，采取了一系列改造措施及優(yōu)化方案，并對之后的效果進行了分析，分析表明措施及方案切實可行，從而達到了保護溶劑、減少腐蝕、延長生產(chǎn)周期的目的。

環(huán)丁砜；腐蝕；保護；改造；優(yōu)化

1　前言

蘭州石化公司0.4MT/a芳烴抽提裝置采用的是SEI以環(huán)丁砜為溶劑的抽提技術(shù)，但由于環(huán)丁砜溶劑在高溫、含氧等工藝條件下會發(fā)生降解，導致抽提系統(tǒng)溶劑顏色變深，pH值下降，酸性特征極為明顯，對設(shè)備、管道造成了不同程度的腐蝕，從而影響芳烴抽提裝置的長周期運行。

2　環(huán)丁砜溶劑的劣化對生產(chǎn)設(shè)備的影響

環(huán)丁砜的降解物是造成芳烴抽提系統(tǒng)腐蝕的主要原因。環(huán)丁砜溶劑降解及降解產(chǎn)物對生產(chǎn)設(shè)備最主要的影響就是造成設(shè)備腐蝕和堵塞［1］。

如圖1所示，抽提塔C-302塔盤，全塔93層篩板塔盤腐蝕產(chǎn)物和結(jié)焦溶劑使塔盤堵孔嚴重，局部達50mm厚，多次檢修加鈍化劑滿塔浸泡清洗效果仍不明顯。其他各塔、重沸器等亦均有不同程度的腐蝕堵塞，對整個芳烴抽提系統(tǒng)有比較大的影響。

圖1　C-302塔盤上的腐蝕產(chǎn)物及結(jié)焦溶劑情況

3　關(guān)于環(huán)丁砜溶劑保護的改造及效果分析

針對上述導致溶劑降解的不同原因，在操作中需要采取有針對性的工藝措施來對溶劑進行保護，防止溶劑降解劣化影響正常生產(chǎn)及設(shè)備運行。

3.1回收塔（C-304）再沸器（E-309）結(jié)構(gòu)改造

要保證操作溫度的平穩(wěn)，首先要控制加熱介質(zhì)即控制加熱蒸汽溫度不應超過220℃，防止因局部超溫造成環(huán)丁砜劣化加速［2］。

2014年9月，由于回收塔C-304的再沸器E-309積液槽泄漏，車間在搶修的同時，針對其因結(jié)構(gòu)缺陷使溶劑受熱不均而需要大量熱，以致熱載體不斷提溫，長期中段溫度過高等問題，對E-309做了結(jié)構(gòu)的改造，加裝了一層密封板如圖2所示。

圖2　再沸器E-309改造前后對比

由圖2可知：改造前由于E-309無密封板，導致汽提蒸汽、汽提水、環(huán)丁砜溶劑未完全經(jīng)過再沸器E-309加熱，從圖示可知只有一半以下的介質(zhì)通過換熱器，致使換熱效率嚴重下降，而為達到工藝指標要求不得不通過提高熱載體溫度、熱載體量來補償換熱面積不足帶來的影響，從而造成局部過熱現(xiàn)象更加嚴重，溶劑降解速度加劇。改造后所有進入積液槽中的環(huán)丁砜溶劑、汽提蒸汽、汽提水均通過強制改變方向從再沸器通過，不但換熱面積得到充分利用，而且被加熱的汽提蒸汽由于降低了局部分壓，帶走大量熱量，充分起到了保護溶劑的作用。

如圖3所示為回收塔再沸器E-309及集液槽結(jié)構(gòu)圖，中間兩根鋼梁即為支撐再沸器的導軌，在改造過程中架設(shè)兩根縱向支撐鋼梁以增加導軌的強度，解決了再沸器晃動的問題。在集液槽左側(cè)增設(shè)斜角支撐并在其上方敷設(shè)鋼板進行密封。如圖4所示為改造前換熱器實物圖，從圖4中可以明顯觀察到再沸器左上側(cè)管束經(jīng)沖刷形成的發(fā)亮現(xiàn)象，而再沸器下側(cè)、右側(cè)均無明顯沖刷痕跡，充分證明改造前因為集液槽無密封板液流局部通過換熱器導致的換熱效率差的推斷。

圖3　E309內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖4　E309改造前局部加熱痕跡

3.2改造后效果分析

回收塔集液槽密封板改造方案實施開工后，回收塔蒸發(fā)段中部溫度大幅度下降，效果明顯。

圖5　改造前后回收塔中部溫度變化對比

由圖5可知改造后由于再沸器換熱面積充分被利用，在密封板的限制下汽提蒸汽被迫與環(huán)丁砜溶劑一同進入換熱器管束間換熱帶走大量熱，回收塔C-304中部溫度較改造前下降20℃，有效降低了環(huán)丁砜溶劑的局部過熱降解速率。

圖6　改造前后水洗水量對比

由圖6可知改造后汽提蒸汽被充分加熱，水循環(huán)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烴溶劑攜帶損失。另一方面水循環(huán)量的增加，也在一定程度上增加了回收塔汽提蒸汽量，進一步降低了溶劑分壓，減緩環(huán)丁砜降解速率。

圖7　改造前后pH變化對比

由圖7可知改造后由于系統(tǒng)環(huán)丁砜溶劑降解速率下降，系統(tǒng)環(huán)丁砜溶劑pH值由原來的平均值5.2上升至6.5的平均值，有效說明了在改造后環(huán)丁砜溶劑的降解速率減緩。

4　保護環(huán)丁砜溶劑的優(yōu)化方案

4.1新開停工方案的應用

1）在抽提裝置開工階段，汽提塔C-303與回收塔C-304兩塔循環(huán)如圖8所示，在此期間，貧溶劑在兩塔內(nèi)循環(huán)加熱。由于汽提塔C-303底部再沸器E-307為熱虹吸固定管板式換熱器，被加熱介質(zhì)環(huán)丁砜溶劑屬于熱虹吸自流循環(huán)工作方式。抽提開工兩塔溶劑循環(huán)階段由于貧溶劑內(nèi)無揮發(fā)組分，故溶劑在汽提塔再沸器E-307中屬于相對靜止狀態(tài)，被加熱介質(zhì)在無流動狀態(tài)被不斷加熱，與再沸器管束接觸的環(huán)丁砜溶劑局部高溫降解速率加快。

為解決此問題，在抽提開工方案中對抽提兩塔循環(huán)期間的升溫方式進行了改變，采用了汽提塔再沸器兩塔循環(huán)期間不加熱而利用回收塔再沸器進行加熱的新開工方法。由于回收塔再沸器集液槽流體屬于流動態(tài)，不存在局部過熱造成的溶劑降解問題，有效地解決了開工期間汽提塔再沸器E-307加熱導致的溶劑降解及換熱器管束堵塞的問題，對延長換熱器壽命及抽提裝置長周期有積極意義。

圖8　C-303、C-304溶劑兩塔流程圖

2）停工期間的雜質(zhì)沉積對汽提塔再沸器E-307影響明顯，對其造成堵塞。反之，由于堵塞嚴重又會使E-307在加熱過程中消耗熱載體大量的熱，致使其他換熱器得不到足夠的熱，只能不斷提溫，局部溫度最高已達285℃，而高溫又大大加速了溶劑的降解劣化，因此造成惡性循環(huán)。

基于以上問題，去年6月份抽提裝置檢修，對堵塞結(jié)焦嚴重的E-307進行清理除焦換芯，清理后熱載體溫度下降明顯，平均維持在265℃左右，下降了20℃。同時及時調(diào)整了停工方案，在溶劑循環(huán)過程中即退C-303中溶劑至溶劑罐T-303，至液面消失后停溶劑泵，有效防止了溶劑靜置時雜質(zhì)沉積堵塞設(shè)備，從根源上保證了熱載體溫度繼續(xù)維持在正常范圍內(nèi)。

4.2合理使用添加劑，穩(wěn)定溶劑pH值

為了使環(huán)丁砜保持正常的pH值，本裝置采用加注單乙醇胺（MEA）來中和環(huán)丁砜分解而形成的各種酸性物質(zhì)，使溶劑的pH值一直保持在6～8之間，從而降低這些酸性物質(zhì)對設(shè)備的腐蝕，同時減緩環(huán)丁砜的分解劣化［3］。然而，單乙醇胺的調(diào)節(jié)作用只有在環(huán)丁砜溶劑酸化變質(zhì)前加入才更有效，并且過多的加入MEA還會使其受熱分解產(chǎn)生的銨鹽大量累積堵塞設(shè)備，故應合理添加使用。

由圖9看出，5年中，隨著溶劑質(zhì)量的不斷下降，MEA的添加量呈逐年遞增趨勢，而由于采用了以上所述多種有效的溶劑保護措施，去年MEA的消耗則有明顯回落。

5　結(jié)束語

環(huán)丁砜溶劑的劣化降解在抽提裝置中是一個普遍存在的問題，其劣化的原因是多樣而復雜的。針對環(huán)丁砜溶劑的主要劣化因素，蘭州石化公司0.4MT/a芳烴抽提裝置實施了以下溶劑保護措施，取得了較好的效果：

圖9　本裝置近年來單乙醇胺的月平均使用量

（1）對回收塔C-304的重沸器E-309進行結(jié)構(gòu)改造，使回收塔中部溫度降低，水洗水量增加，溶劑pH值升高，從而降低了溶劑的降解速率；

2）采用了新的開停工方案，有效防止了溶劑降解沉積的雜質(zhì)堵塞設(shè)備；

3）合理添加單乙醇胺，定期檢測溶劑pH值，穩(wěn)定溶劑pH值在一定范圍內(nèi)。

綜上所述，根據(jù)環(huán)丁砜溶劑劣化的原因，針對不同的劣化因素進行設(shè)備改造，采用優(yōu)化方案，可達到延長設(shè)備的使用周期和提高芳烴產(chǎn)量的目的。

［1］顧侃英.芳烴抽提中環(huán)丁砜的劣化及影響［J］.石油學報，2000，16（4）：19-25.

［2］趙國雄.芳烴抽提裝置溶劑環(huán)丁砜劣化因素探討［J］.石油煉制與化工，1994，25（5）：44-48.

［3］俞霖.芳烴抽提環(huán)丁砜溶劑系統(tǒng)的工藝維護［J］.煉油技術(shù)與工程，2005，35（6）：48-51.

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