广石化芳烃抽提装置发泡的原因分析及对策.doc

芳烃抽提装置（BTX）发泡的原因分析及对策何悦辉(中国石化股份公司广州分公司)摘要：简单介绍广州分公司化工区芳烃抽提装置的工艺技术特点、萃取汽提塔发泡的现象，对萃取汽提塔发泡的原因进行分析，并采取了相应的措施，有效防止汽提塔发泡，取得了较好的效果。关键词：芳烃抽提 溶剂比 烃负荷 汽提塔 发泡 消泡剂 1 概述1.1 基本概况广州分公司化工区芳烃抽提装置采用UOP专利技术和工艺包，由中国石化北京设计院进行基础设计和详细设计，以乙烯裂解装置的副产品加氢裂解汽油为原料，通过抽提及精馏生产出苯、甲苯、二甲苯产品，该工艺的主要特点如下：a. 采用环丁砜抽提工艺，以环丁砜为抽提溶剂，可获得回收率、高纯度的苯、甲苯、二甲苯产品；b. 溶剂的沸点高，适合于处理高沸点烃类进料；c. 溶剂腐蚀性小，可采用碳钢设备；d. 溶剂毒性小，在常温下蒸汽压低，空气中浓度小；e. 溶剂热稳定性好，不易水解和降解，溶剂损失小，污水排放量小，且易处理；f. 处原料的灵活性大，既适用于加氢裂解汽油、重整油，与适用于两者混合物和炼焦油。装置设计处理能力为100kt/a。装置于1997年8月投产，1998年停工，1999年复产开工后生产运行至今。1.2 工艺技术流程广州分公司化工区芳烃抽提装置分为芳烃抽提部分和芳烃精馏部分，芳烃抽提部分能过液液抽提的工艺过程完成裂解汽油中芳烃和非芳烃的分离，再通过真空水蒸汽精馏的方法完成芳烃和溶剂之间的分离，芳烃分离部分将芳烃抽提部分送来的抽提油（混合芳烃）顺序分离出苯、甲苯、二甲苯产品。工艺流程方框图：抽余油返洗液抽提油抽提塔回收塔汽提塔抽余油水洗塔加氢裂解汽油油富溶剂贫溶剂图1 抽提部分苯甲苯重芳烃二甲苯甲苯塔 二甲苯塔苯塔抽提油白土塔图2 精馏部分2 装置发泡 对于环丁砜抽提装置来说，发泡是普遍现象，发泡使萃取汽提塔成为装置的一个瓶颈，这将降低装置的处理能力。萃取汽提塔发泡的现象有：a. 萃取汽提塔塔顶回流罐的水斗在几秒钟内突然充满溶剂。b. 在正常情况下，返洗泵的入口介质的比重为0.75，当比重为1.25的溶剂流过这台泵时，电机的电流将突然增大而造成自动停泵。c. 当回流罐突然满罐时，大量的溶剂和烃类通过火炬管线进入到火炬系统分液罐。环丁砜抽提装置处理加氢裂解汽油时，比较容易出现发泡现象，而处理重整油时就不太容易发泡。多数蒸馏塔中都出现过发泡，这是由两相流动引起的，在一个蒸馏塔中的汽液传质会造成导致泡沫寿命延长的条件，如果汽泡和液相之间的传质使得表面张力增加，气泡会变得更结实。环丁砜抽提装置的萃取汽提塔就是一个例子，在汽提塔中液面由于传质而具有较高的表而张力，可以延长泡沫的寿命。汽提塔进料各组分的表面张力见表1。表1 汽提塔进料各组分的张力序号组分表面张力（达因/厘米2 108）1C5链烃72C6链烃93苯164甲苯185乙苯196环丁砜35从上表可以看出，环丁砜溶剂具有较强的表面张力，其次是芳烃、C6链烃、C5链烃，在萃取汽提塔中只有轻烃及小部分苯被蒸出，由于这些组分在汽提塔的进料中具有最低的表面张力，则余下的液相组分的表面张力会升高，这些由传质导致较高的表面张力的差别，这就使得萃取汽提塔比其它系统更容易发泡。另外，水的表面张力更大，所以溶剂里不能含有太多的水，否则更容易发泡。萃取汽提塔在设计时考虑了泡沫的寿命及其表面张力临时增高的情况，这就是为什么有些装置在设计进料量下操作时运行正常，而当进料量比设计量高时，发泡的可能性会增大而使汽提塔成为装置的一个瓶颈，即使在处理量低于设计值时，装置处理加氢裂解汽油时也会出现发泡问题。广州分公司化工区芳烃抽提装置自从原始开车以来，发生过萃取汽提塔的发泡现象，特别是2003年3月乙烯装置扩能改造之后，在2003年5、6两个月萃取汽提塔发生了严重的发泡现象，我们成立了攻关小组，经过攻关，终于解决了汽提塔发泡的问题，使装置恢复到正常的生产运行状态。3 发泡现象广州分公司化工区芳烃抽提装置自2003年4月21日大修后开车以后，汽提塔的运行状态一直不太稳定，塔顶经常要排返洗液来保持塔压的稳定，而且汽提塔小规模发泡时有发生。5月11日，汽提塔严重发泡，抽提塔降负荷至9t/h，等汽提塔稍稳定，随后慢慢提负荷至11.9t/h，通过开大汽提塔塔顶控制阀FV6111来控制，勉强维持产品质量。5月20日18：30时，汽提塔再次发生严重发泡，装置被迫停车，6月3日汽提塔同样出现同类发泡现象而停车，7月7日汽提塔又因发泡严重而停车，几次发泡现象都表现为：当汽提塔发泡时，塔顶回流罐D6102液位控不住，一旦将塔顶控制阀FV6111开度关小一、二个百分点，很快就会出现发泡现象，因此汽提塔顶阀经常必须保持较大开度，在稳定返洗液FIC6113量的情况下，通过把过多的返洗液排地下收集罐的方法来控制发泡，但由于塔顶汽化量过大，塔底液位慢慢会下降，最终因汽提塔底保不住液位而停车。4 汽提塔发泡的原因及对策 萃取汽提塔发泡的因素有：原料芳烃含量太高、抽提塔负荷太高、抽提塔底富溶剂的烃负荷太大、控制阀工作不稳定及自控仪表指示不准、消泡剂没有连续注入、抽提塔底界面低、反洗液中烯烃含量高等。为了解决萃取汽提塔发泡的问题，我们进行了一系列的攻关并采取相应措施： 4.1 仪表校正由于芳烃抽提部分仪表不准，因此首先对装置的主要仪表进行全面调校并处理：a. 回收塔底温度TI6125/TI6128。自4月21日大修后开车以来回收塔再沸器汽相温度TI6125和TI6128指示相差大，最高达12。而参照2000年的操作记录TI6125与TI6128指示相差在2以内，经更换调校后正常。b. 反洗液流量FIC6113显示不准，经仪表调校后已正常。c. 抽提塔顶压力PIC6101波动大。波动幅度最大时在0.430.52Mpa之间波动，经仪表确认是调节阀内漏，经更换定位器和检修处理后，现已正常。d. FIC6114流量显示与实际相差10吨/小时以上，经调校后已正常。e. 对各主要流量及液位计进行调校，确保指示准确：如FI6105、FI6102、FI6103、FI6104；LT6102、LT6104等都存在不同程度的偏差，经调校后已基本正常。f.汽提塔加热控制阀 FV6110波动大，无法投自动，已打报告要求仪表更换，现在手动调节控制。4.2 联系化验对加氢汽油进行分析，原料加氢汽油中各组分如下表：表2 原料组分分析项目单位结果备注C5NA10-20.11C6NA10-28.45C7NA10-24.12C8NA10-22.23C9NA10-20.52C10NA10-21.39芳烃10-283.14烯烃10-20.02从表2中可看出，原料中各组分未超过设计值，从实际生产中的分析数据来看，原料中芳烃含量在82-90%，一般在85-89%；但苯组分的含量（46-50%）高于设计值（45%）。4.3 对主要工艺参数进行了调整a.溶剂比：溶剂比由以前的4.5提高至4.6，以保证富溶剂的烃负荷在30-35%（vol）之间。b.返洗比：返洗比由以前的0.8提至0.85-0.9，保证了产品质量。c.贫溶剂温度：设计抽提塔贫溶剂进料温度为88，适当降低贫溶剂温度，有利于提高溶剂的选择性，同时降低汽提塔的进料温度，非常有利于汽提塔的操作，本次对贫溶剂的温度从87经过几天时间慢慢降至81，取得了不错的效果，具体如表3。表3 贫溶剂温度调整前后各主要参数的变化情况项目调整前参数调整后参数贫溶剂的温度8781抽提塔底采出温度7168汽提塔进料温度116114汽提塔顶温度122118从表3可以看出，贫溶剂温度降低以后，抽提塔底及汽提塔温度有所改善，这有利于提高溶剂的选择性及汽提塔的稳定运行。通过化验分析结果也可看出：贫溶剂温度降低后，产品的质量大有好转，抽提油非芳含量由原来的0.13%降至0.1%(最低0.07%)，而且抽提系统的运行也相对较稳定。4.4 在汽提塔较稳定后，及时安排处理湿溶剂，回收溶剂，以减少损失。4.5 循环溶剂脏也能引起汽提塔发泡，所以，要保证溶剂再生塔的正常运行及贫溶剂过滤器的正常使用，使循环溶剂保持洁净。4.6 投用上反洗，防止烯烃及轻非芳在反洗液中累积，保证反洗液中溴价<10。4.7 消泡剂泵经过一个多月的检修后才上量，因此要求当班人员对消泡剂泵进行特护，定时开搅拌；在装置低负荷<80%时，可不用消泡剂，但在高负荷时一定要使用消泡剂。4.8 调整抽提塔贫溶剂量，特别是第三溶剂量，第三溶剂量由5吨/小时提至8吨/小时，保证塔底烃负荷在35%以下，同时有利于稳定塔底界面。4.9 稳定汽提塔和回收塔的塔底温度在1742，操作上应避免大幅波动。4.10 原料的影响上述的调整对汽提塔的稳定起到了一定的作用，但经过调整和摸索后发现汽提塔受原料芳烃含量高的影响较大，特别是装置负荷高时和处理湿溶剂时，汽提塔较难稳定操作。以下是乙烯装置改扩建前后原料组成的变化：表4 原料组分变化对比组成2002年2003年11月平均12月平均5月平均6月平均7月平均苯45.12%45.70%45.63%47.43%48.24%甲苯23.18%22.77%23.46%23.70%23.31%二甲苯12.75%12.54%15.61%14.80%16.10%碳九0.02%0.04%0.13%0.19%0.24%非芳18.95%19.12%15.16%13.87%12.16%从表4可以看出，2002年非芳含量较高，也相对较稳定，自2003年乙烯改扩建后，进料中非芳含量较低，非芳含量最低至10%，而芳烃含量很高，特别是苯含量，最高时达到51%；从操作中可发现，进料中芳烃含量高（>85%）时，汽提塔和抽提塔操作很不稳定。4.11 投用非芳循环线我们利用7月7日装置停车重新投料的机会，要求仪表对久未投用的仪表FIC6101、FV6101进行调校，确保好用，在投料时对抽提塔进料时投用FIC6101，开始配制550kg/h抽余油，再缓慢提至1200kg/h，随着抽提塔负荷作适当调整。投用非芳烃循环线后装置运行稳定，产品合格。抽提塔的进料组成及富溶剂的烃负荷对抽提系统特别是汽提塔的稳定运行有密切的关系，抽提进料芳烃含量超过85%时，抽提塔中溶剂的选择会下降，导致汽提塔的波动，若抽提塔底富溶剂的烃负荷超过35%（vol）时，汽提塔的运行状态非常不稳定，很容易发生发泡现象。表5是2003年的一些运行数据：表5 抽提塔进料NA含量及富溶剂烃负荷对系统的影响时间抽提塔进料NA%富溶剂烃负荷%（vol）汽提塔的状态2003.6.4 13(未配抽余油)36.8发泡2003.6.513(未配抽余油)38.5发泡2003.6.1615（未配抽余油）33.0较稳定2003.7.112（未配抽余油）34.7有时有发泡现象2003.7.817（配抽余油）33.0较稳定2003.7.2117.7(配抽余油)33.8较稳定2003.7.3018（配抽余油）33.6较稳定自从2003年7月7日配抽余油以后，抽提系统运行比较平稳，仅在7月25日16：22时有一次轻微的发泡现象：汽提塔回流罐水斗液位LIC6102上升20%，10分钟后恢复正常，但回流罐液位LIC6106并未明显上涨，说明此次轻微发泡实际上是因为闪蒸量突然增大所致，闪蒸量突然增大可能是富溶剂夹带了轻组分。从2003年7月7日至8月6日，抽提系统的负荷一直保持在12.6T/h的高负荷状态下运行，这一个月期间原料芳烃含量基本维持在88%以上，苯的含量也达到50%左右，但抽提系统生产运行较为平稳，在这个月还处理了150吨湿溶剂。5 结论a. 根据加氢裂解汽油中芳烃的含量，控制适当的溶剂比来保持富溶剂的烃负荷在3035%（vol），并且使用第三溶剂来稳定抽提塔塔底界面，能较好地改善抽提系统的运行状态，防止汽提塔发泡。b. 这次乙烯装置扩能改造后，原料加氢裂解汽油中非芳含量含量低（非芳含量仅10-13%），苯含量较大（最高时达到51%），芳烃含量高居不下，从理论上讲很容易造成汽提塔的发泡，对于芳烃含量高的加氢汽油原料来说，对原料配抽余油保证抽提塔的进料中芳烃含量<82%(wt)，能有效地改善抽提效果，可避免汽提塔发泡；自从我装置配制了抽余油以来，装置已平稳运行了8个月，说明降低进料中的芳烃含量能有效地防止汽提塔发泡。c. 在装置高负荷（> 90%）的情况下，一定要保证消泡剂的连续注入，这对维持汽提塔的稳定运行很有效。d. 在装置高负荷的情况下，一定要注意精心操作，勤调细调，特别是汽提塔的温度、压力的调节，装置提负荷一定要缓慢进行，每次调节的幅度不要太大，确保系统的平稳过渡。