芳烴抽提裝置運行過程中振動分析與對策方案

王春光，柳艷青，孫向文，韓吉元

(正和集團股份有限公司，山東 東營 257342)

芳烴抽提裝置是以直餾石腦油、加氫裂化石腦油、加氫裂解汽油等為原料，通過加氫預處理、催化重整、芳烴抽提等工藝過程，生產苯、甲苯和混合二甲苯目的產品。

某煉廠油品質量升級項目中新建30萬t/a芳烴抽提裝置一套。裝置選用了中國石化集團公司石油化工科學研究院開發的環丁砜抽提蒸餾工藝。該裝置以脫戊烷油C6+進重整油分餾塔切割出C6C7餾分為原料，以環丁砜為溶劑將C6C7餾分中的芳烴和非芳烴分離。設計操作8000 h/a，操作彈性60%～110%，生成苯、甲苯以及副產品抽余油。

1 芳烴抽提裝置情況

1.1 裝置總體情況

芳烴抽提裝置設計能力為30萬t/a，選用先進的環丁砜抽提工藝技術。本技術成熟可靠，具有投資低、能耗低、產品質量高、收率高的優勢。裝置組成、原料及產品情況見圖1。

圖1 芳烴抽提裝置組成、原料及產品情況圖

1.2 裝置單元情況及工藝流程簡圖

原料預處理單元，通過重整油分餾塔分成C6C7餾分油作為抽提原料和C8+餾分。抽提蒸餾單元，利用環丁砜溶劑較高的溶解性和良好的選擇性，將C6C7餾分油中的芳烴和非芳烴進行分離。為了維持環丁砜溶劑的質量，系統必需要嚴格密封，相關設備采用氮封及溶劑減壓再生措施，另外抽提蒸餾塔再沸器、溶劑回收塔再沸器、溶劑再生塔再沸器均采用2.2MPa蒸汽作熱源，防止過熱。工藝流程見圖2。

圖2 抽提原料預處理流程簡圖

芳烴精餾單元，采用白土塔除去混合芳烴中的烯烴，使芳烴精餾過程中通過苯塔和甲苯將混合芳烴分離提純出苯與甲苯產品。工藝流程見圖3。

圖3 芳烴抽提精餾流程簡圖

2 裝置開工投運情況

2.1 裝置開工準備

裝置原始開工前，企業編制了嚴密科學的開工方案，內容包括單機試運行、水聯運、蒸汽吹掃、檢查氣密、烘爐、雙塔循環等一系列工作，以及按照既定的開工方案從罐區引油，對雙塔進行循環升溫，在此過程中對儀表、接口、各類閥門、管線、相關設備等氣密，進一步檢查。

2.2 裝置物料平衡

芳烴抽提裝置物料平衡見表1。

表1 裝置物料平衡表

注：此數據只供此裝置參考，年生產8000h預算。

2.3 原始開工數據分析

本文選取裝置開工的幾個時間段，對原始開工數據進行分析。原料由重整裝置來的脫戊烷油進入重整油分餾塔；首次開車，采用了隨時取樣分析并調節操作條件的方案，運行過程中的數據分析如表2。

表2 正在運行數據分析表

表2數據分析，可以看出第三天，抽提原料開始進入合格范圍。

表3 裝置原料及產品數據分析表

根據表3數據分析，可以看出從第四天產品苯>99.90%合格，抽余油不大于0.1%。精苯回收率99.99%, 保證值為99.90%；粗甲苯回收率99.04%，保證值為99.0%。隨著芳烴抽提裝置運行趨于穩定，實際操作狀態及主要操作參數匯總表4所示。

表4 主要操作參數匯總表

表4(續)

3 裝置運行過程振動情況及診斷

3.1 裝置振動情況

裝置運行過程中，操作人員發現部分管線出現振動情況，技術人員對所反映的振動情況進行了核實，并采用專業設備檢測振源，經過專業的匯總分析，形成了對策及解決措施，見表5。

表5 芳烴抽提裝置運行過程中振動分析表

4 管道振動現場情況分析及解決

圖4 現場情況圖

如圖4，自開工以來，二甲苯塔底重沸器E3511出口管線產生振動。技術人員發現管路不同段振動情況不同，最大振點在彎頭附近，在管路送料時振動較大。具體位置如圖標記處左右振動嚴重。

經分析，振動是由于管路中物料沖擊和管內壓力驟變造成的，具體原因分析如下：

(1)介質不規則流動，對管壁造成沖擊是引起振動的主要原因；

(2)氣相壓力不均勻，裝置運行過程中壓力變化引起管路共振；

(3)動力平衡性差，流速太快產生喘流層，引起振動。

技術人員結合實際，提出4種解決方案:

(1)擴大管徑設計，在裝置改造時更換，解決根本性問題。

(2)適當調整支撐位置和剛度，使管線避開激發頻率。

(3)減少彎頭數和加大管道彎度。

(4)采用消振設備，減少振動對管道造成的影響。

經過與設計單位溝通，并咨詢了專家的意見，對4種解決方案具體分析結果如下：

(1)操作工藝是確定的，通過更換管道達到降低振幅，減少激振力的目的，不可行。

(2)增加系統阻尼，可有效吸收振動能量，達到減少共振的目的。

(3)前期安裝確定，改變管路走向和支架位置受限。建議在原設計安裝基礎上，改變支架或支撐結構，增加管夾阻尼等。

(4)如果以上方法都不能解決，從結構設計的規格與選用設備方面考慮。

參考解決方案：

(1)從地面垂直添加彈簧支架。

(2)橫向添加液壓阻尼器或者管道彈簧減壓器，如圖5。

(3)如果以上方法無法解決，就必須從管道設計方面考慮。

注意：具體位置根據設計而定。

圖5 添加液壓阻尼器或彈簧減振器