楊春然
(中海油東方石化有限責(zé)任公司 , 海南 東方 469007)
循環(huán)苯塔側(cè)線抽出非芳含量高的調(diào)查及解決措施
楊春然
(中海油東方石化有限責(zé)任公司 , 海南 東方 469007)
介紹了中石化氣相法制乙苯技術(shù),指出了干氣帶液嚴(yán)重時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響,造成T-105超負(fù)荷,T-104非芳過高,塔壓控制受到限制,影響裝置正常生產(chǎn),非芳無法全部脫除,對(duì)于此種弊端,故做了詳細(xì)調(diào)查及數(shù)據(jù)分析,最終確定在T-105滿負(fù)荷條件下,多余的D-103不凝液不排往T-103,降低D-103壓力至0.38MPaG,排往T-103的廢吸收劑停止使用,解決后,側(cè)線非芳含量降至正常值。
氣相法制乙苯;氣帶液;非芳過高
中海油東方石化有限責(zé)任公司海南精細(xì)化工項(xiàng)目一期工程120萬t/a催化裂解裝置,預(yù)計(jì)可產(chǎn)催化干氣10.31萬t/a,其中乙烯產(chǎn)量約3.48萬t/a,該部分催化干氣通常僅作為燃料使用,造成乙烯資源的浪費(fèi),因此合理利用干氣中的乙烯資源很有必要,故建成乙苯-苯乙烯裝置。
采用中石化洛陽院干氣制乙苯技術(shù),按照12.72萬t/a乙苯設(shè)計(jì),裝置年開工按8000h設(shè)計(jì),操作負(fù)荷60%-110%,包括催化干氣脫丙烯,反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物換熱,反應(yīng)產(chǎn)物分離,熱水及冷凍水,熱載體和公用工程等系統(tǒng)組成[1]。
裝置開工以來,各系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),2015年4月11日起,T-104側(cè)線采出非芳含量呈升高趨勢,幾日之后非芳含量升至0.20%,由于苯塔頂部輕組分較多,導(dǎo)致塔壓上升,塔頂冷路閥全開,造成塔的整體平衡紊亂,并且塔釜非芳含量也超高,導(dǎo)致產(chǎn)品及副產(chǎn)品中非芳含量都有所增加,非芳為不含苯環(huán)的芳烴 ,在反應(yīng)器里會(huì)分解成丙烯丁烯,丙烯和丁烯又同循環(huán)苯生成丙苯和丁苯,苯耗增加,丁苯含量升高,為避免丁苯在系統(tǒng)內(nèi)長期積累,故在丙苯塔將其脫出,但是此種做法脫出丁苯的同時(shí)損失了二乙苯,造成裝置效益下降,能耗增加。迫切需要查找出非芳的來源,解決循環(huán)苯塔操作問題以及非芳不能從T-105完全脫除的原因。
1.1 苯塔非芳上漲趨勢
苯塔非芳上漲趨勢,見圖1。
圖1 苯塔非芳上漲趨勢
從圖1可看出側(cè)線內(nèi)非芳含量一直在增加,T-104回流中的非芳一直在增加,最高時(shí)到0.634%,對(duì)系統(tǒng)造成沖擊較大。
1.2 烷基轉(zhuǎn)移進(jìn)、出口樣品分析
烷基轉(zhuǎn)移進(jìn)口樣品分析結(jié)果見表1。
表1 烷基轉(zhuǎn)移進(jìn)口樣品分析結(jié)果
烷基化反應(yīng)器出口樣品分析結(jié)果見表2。
表2 烷基化反應(yīng)器出口樣品分析結(jié)果
從表1、2數(shù)據(jù)看出,丁苯持續(xù)上升,系統(tǒng)內(nèi)無法排出。并且烷基化反應(yīng)器中丁苯含量一直增加。此組數(shù)據(jù)中丁苯主要來自于多乙苯塔塔頂,側(cè)線非芳多導(dǎo)致進(jìn)入烷基化反應(yīng)器后生成丁苯的量也多,而丁苯很難脫除,在精餾系統(tǒng)長期積累。
下面是影響非芳含量的原因:
(1)新鮮苯進(jìn)料中非芳含量高;
(2) 苯在烷基化反應(yīng)器中裂解生成非芳;
(3)循環(huán)苯塔系統(tǒng)操作存在缺陷;
(4)脫非芳塔脫現(xiàn)操作條件下脫非芳能力較弱;
(5)干氣中夾帶非芳過高導(dǎo)致進(jìn)料中非芳高。
下面我們逐一進(jìn)行分析。
2.1 新鮮苯來自罐區(qū)
來自罐區(qū)的新鮮苯的成分見表3。
表3 來自罐區(qū)的新鮮苯的成分
由表3可見,原料苯中非芳小于1500ppm在質(zhì)量指標(biāo)之內(nèi),不存在問題。
2.2 烷基化反應(yīng)器中生成的非芳
乙烯聚合接著發(fā)生裂解反應(yīng)可生成非芳,本裝置采用的烷基化催化劑采是上海石化研究院研制的SEB-08苯氣相烷基化分子篩催化劑,該催化劑具有活性高,對(duì)乙苯選擇性高,再生周期和使用壽命長的特點(diǎn),反應(yīng)中產(chǎn)生的二甲苯含量低。
R-101A的進(jìn)口溫度320~325℃,壓力為0.627MPaG。況且苯是過量的,操作條件都在正??刂苾?nèi),乙烯聚合裂解成為非芳不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成現(xiàn)在這么大影響。
2.3 針對(duì)T-104系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)整
塔壓設(shè)定為0.5MPaG,操作參數(shù)與非芳未上漲時(shí)相同[2]。
懷疑四塔累計(jì)非芳,通過循環(huán)苯一直在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。
采取措施:對(duì)循環(huán)苯塔進(jìn)行調(diào)整,塔壓由0.5MPa降至0.45MPa,回流由106000kg/h降至88000kg/h,此時(shí)F-103爐進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,燃料氣由1483Nm3/h降至1155Nm3/h,調(diào)整后維持系統(tǒng)產(chǎn)品合格,觀察2d后非芳含量未降低,結(jié)果見表4。
表4 循環(huán)苯塔調(diào)整前后的數(shù)據(jù)
第三天循環(huán)苯塔頂壓控閥熱路開度降至0,冷路開至100,塔壓仍繼續(xù)上漲,導(dǎo)致T-105不凝氣排燃料氣閥門開度仍然是100%。排出量超出設(shè)計(jì)負(fù)荷,故排除循環(huán)苯塔操作問題。
2.4 現(xiàn)操作條件下脫非芳塔脫非芳能力較弱
脫非芳塔進(jìn)料從底部進(jìn)入脫非芳塔T-105,塔頂氣體經(jīng)過脫非芳塔頂冷凝冷卻器E-119和脫非芳塔后冷器E-120冷凝冷卻。然后進(jìn)入脫非芳塔回流罐D(zhuǎn)-108進(jìn)行氣液分離,不凝氣從回流罐頂部出來后進(jìn)入燃料氣分液罐D(zhuǎn)-116,液相用脫非芳塔回流泵P-112送至塔頂作為脫非芳塔回流,塔底物料用泵P-113送至T-104。
此時(shí)塔頂壓力0.35MPa,溫度101℃,回流8650kg/h,塔釜采出9580kg/h。回流量比正?;亓髁看罅?000kg/h,塔頂溫度比設(shè)計(jì)值低10℃。由此可看出塔頂溫度低說明塔頂?shù)谋胶拷档?,輕組分增多,導(dǎo)致維持塔壓正常值時(shí)回流會(huì)增加。
下面是對(duì)脫非芳塔釜物料進(jìn)行的取樣分析,結(jié)果見表5。
表5 脫非芳塔釜物料分析結(jié)果
由表5化驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出,塔釜非芳含量比較高,故采取措施,將回流罐頂壓力由0.310MPaG降至0.305MPaG,其他各項(xiàng)參數(shù)維持不變,希望可以將非芳從D-108更多的排至燃料氣分液罐D(zhuǎn)-116。
調(diào)整脫非芳塔T-105塔釜、側(cè)線的物料分析數(shù)據(jù)見表6、表7。
表6 調(diào)整后T-105塔釜的物料分析數(shù)據(jù)
表7 調(diào)整后側(cè)線的物料分析數(shù)據(jù)
此時(shí),D-108頂不凝氣去火炬閥門已開至100%,但是此時(shí)側(cè)線非芳并無明顯變化。
綜上分析,脫非芳塔回流中的苯已減少,不凝氣過多,造成系統(tǒng)內(nèi)非芳含量高,此時(shí)不凝氣排出閥已全開至100%,說明系統(tǒng)內(nèi)非芳含量已超出脫非芳塔的設(shè)計(jì)負(fù)荷,故根本原因并不在此,應(yīng)繼續(xù)尋找非芳來源。
2.5 脫丙烯系統(tǒng)問題
脫后干氣樣品分析見表8。
表8 脫后干氣樣品的分析數(shù)據(jù)
脫丙烯干氣帶液,脫后干氣中各項(xiàng)指標(biāo)正常,未發(fā)現(xiàn)異常[3]。
脫丙烯系統(tǒng)T-102塔回流罐液位會(huì)上漲,此時(shí)并沒有補(bǔ)吸收劑,說明上游裝置的原料中輕質(zhì)油帶至脫丙烯系統(tǒng)。并且解析出來的輕組分在D-102,D-103積累,對(duì)脫丙烯系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,T-102頂壓力有0.6MPa降至0.55MPa,回流罐D(zhuǎn)-102由0.56MPa降至0.38MPa,塔釜溫度由244.6℃降至219.5℃。此時(shí)經(jīng)過調(diào)整后富丙烯干氣有所增加,由原來的283Nm3/h提升至493Nm3/h。
再此值得注意的是脫丙烯系統(tǒng)中本套工藝采用在的是乙苯作為吸收劑,將部分吸收劑排到T103進(jìn)行循環(huán),再補(bǔ)充新的乙苯進(jìn)來,保證吸收效果,而且這個(gè)量很小,一般都在100kg/h以下,作為置換使用,回收其中的乙苯,但是有一種情況例外,在操作參數(shù)不變的條件下,干氣帶液,此時(shí)D-103液位會(huì)漲的很快,此時(shí)排往T-103的廢吸收劑量會(huì)大大增加,因?yàn)榇颂幬丛O(shè)采樣點(diǎn),故正常生產(chǎn)時(shí)未對(duì)其采樣化驗(yàn),推測非芳從D-103經(jīng)過P-104帶進(jìn)T-103,此時(shí)調(diào)整是對(duì)尾氣吸收塔進(jìn)行調(diào)整,塔頂溫度由26.5℃提至設(shè)計(jì)值28.9℃,觀察一段后非芳未降低,加大脫丙烯廢液排入量,4h后,發(fā)現(xiàn)苯塔壓力迅速上漲,D-108排不凝氣閥門開到100,故推測,問題的原因與循環(huán)吸收劑排入量有關(guān),馬上組織對(duì)吸收劑加樣分析。
D-103凝液樣品分析結(jié)果見表9。
表9 D-103凝液樣品分析結(jié)果
由結(jié)果表9證明非芳含量超過79%
采取措施,D-103停止進(jìn)T-103,液位過高時(shí)通過密排排往D-118,維持參數(shù)正常,取樣結(jié)果非芳含量一直下降,六日后非芳降至正常值。T-104操作同時(shí)也恢復(fù)正常。T-104側(cè)線化驗(yàn)結(jié)果見表10。
表10 T-104側(cè)線化驗(yàn)結(jié)果
與此同時(shí)T-108頂丁苯含量也顯著減低結(jié)果見表11。
由此數(shù)據(jù)可看出,非芳減低后丁苯的累積也逐漸減小,丁苯的生成得到減小,從而降低了苯耗。
表11 T-108頂丁苯含量化驗(yàn)結(jié)果
解決這問題之后又出現(xiàn)另外一個(gè)問題,D-103凝液長期排往D-118后,D-118會(huì)通過P-125將此股料打入烴化液罐,烴化液罐內(nèi)非芳含量就會(huì)增加,回?zé)挄r(shí)仍然會(huì)進(jìn)入T-104,此種方法不宜長時(shí)間操作。
為解決此問題,又從解吸塔部分進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)料讓解吸塔系統(tǒng)積累的非芳從富丙烯干氣中帶走,此時(shí)進(jìn)行下一步調(diào)整,維持T-102頂壓力0.5MPaG,根據(jù)D-103液位調(diào)整D-102壓力,平衡之后,D-103液位穩(wěn)定在35%,D-102壓力穩(wěn)定在0.385 MPaG,當(dāng)干氣帶液嚴(yán)重時(shí),D-103液位會(huì)上漲很快,此時(shí)可降低D-102操作壓力,增加富丙烯干氣排出量。富丙烯干氣排出量維持在495 Nm3/h。此次調(diào)整過后,系統(tǒng)穩(wěn)定。T-104側(cè)非芳達(dá)到正常值200ppm,能夠滿足正常生產(chǎn)需求,并且增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
通過此次調(diào)整,找到了非芳的來源,主要來自D-103循環(huán)吸收劑中的夾帶,有效的解決了困擾大家關(guān)于循環(huán)苯塔操作的瓶頸,解決了非芳超高的難題,降低了苯耗,同時(shí)在對(duì)循環(huán)苯塔的調(diào)整過程中將塔頂壓力與回流量都降低后,循環(huán)苯塔加熱爐的燃料氣量也由原來的1483 Nm3降至1155Nm3,為公司節(jié)約了大量燃料氣,系統(tǒng)中的丁苯含量也逐步降至正常值,優(yōu)化了脫丙烯系統(tǒng)的操作,增加了副產(chǎn)物富丙烯干氣的排出量,在解決了系統(tǒng)非芳高的同時(shí)做到了節(jié)能降耗。達(dá)到此次調(diào)整的目的。
[1] 李建偉,王 嘉,劉學(xué)玲,等. 催化干氣制乙苯第三代技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展,2010,29(9) :20-24.
[2] 陳福存,朱向?qū)W,謝素娟,等.催化干氣制乙苯技術(shù)工藝進(jìn)展[J].催化學(xué)報(bào),2009,30(8):817-824.
[3] 曲帥卿, 姜立濤, 鄧雪峰. 催化裂化干氣制乙苯裝置苯耗高的原因分析及改進(jìn)措施探討[J].中外能源,2008,13(2):84-88.
(本文文獻(xiàn)格式:楊春然.循環(huán)苯塔側(cè)線抽出非芳含量高的調(diào)查及解決措施[J].山東化工,2016,45(04):76-78.)
2016-01-15
楊春然,助理工程師,2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè),目前主要從事乙苯-苯乙烯裝置生產(chǎn)工作。
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1008-021X(2016)04-0076-03