芳烴抽提低負荷運行時混芳中非芳含量高的原因分析和建議

陳 峰

(中韓(武漢)石油化工有限公司，湖北 武漢 430000)

1 前言

武漢乙烯35萬t/a芳烴抽提裝置由中國石化工程建設公司(SEI)設計，中國石化第五建筑工程公司承建，于2013年 8 月4 日成功投產。裝置原料油為裂解加氫汽油，設計規模為加工裂解汽油 43.1t/h，目前生產負荷低于設計負荷。本文針對該工況下混合芳烴中非芳含量升高導致三苯產品中非芳含量高，影響產品質量等問題，通過適當提高下返洗比，溶劑比，溶劑溫度等措施，降低了混合芳烴中的非芳含量，確保了 產品質量和裝置的穩定運行。

2 低負荷運行存在的問題及措施

2.1 芳烴抽提工藝介紹

芳烴抽提是液-液萃取的物理過程，根據烴類各組分在環丁砜溶劑中溶解度的不同，當環丁砜和原料油在淋降式篩板抽提塔中逆流接觸時，環丁砜對芳烴和非芳烴進行選擇性的溶解，最后形成組成和密度不同的兩個相，由于兩相組成不同，重相中主要是溶劑和芳烴，輕相中主要是非芳烴，這樣就能使芳烴從原料中分離出來，由于兩相密度不同，使得兩相在抽提塔內能進行連續性接觸，分離出來的芳烴通過精餾的方法將混合芳烴進一步分離成符合要求的單體芳烴，即苯、甲苯、混合二甲苯。

2.2 存在的問題及分析

2018年4月份以來，芳烴抽提單元處理量保持在92%的負荷運行，中間產品混合芳烴中非芳含量不斷增加，達到1800×10-6。為此，對進料、抽余油、返洗液、貧溶劑、富溶劑等進行了臨時采樣分析，發現返洗液中C5組分變化明顯，從3月份的1%以下上升至4月份的約25%。判斷進料中C5組分在抽提塔中過多的溶解于環丁砜溶劑中，從抽提塔底部排至汽提塔，而C5組分作為富溶劑中飽和蒸汽壓最大的輕組分最易從汽提塔頂部閃蒸出來，而作為返洗液再次回到抽提塔中，形成一個循環。表1為3、4月份返洗液組成分析一覽表。

表1 返洗液組成分析

而采樣發現貧溶劑目前的顏色為無色透明，見圖1。

圖1 貧溶劑樣品外觀

由此表明，抽提系統里的環丁砜溶劑沒有出現明顯的劣化。自開工以來，一直未向系統中添加單乙醇胺調節pH值，貧溶劑pH值基本在6～8之間，抽提系統循環溶劑有少量熱分解，循環溶劑PH值相對新鮮溶劑有所下降，但不明顯。因此，系統內溶劑未明顯劣化，溶解能力及選擇性可以滿足生產需求。

于是，為了降低返洗液中C5的含量，在操作上做了以下處理：抽提塔溶劑比降從3.58至3.2，返洗比從0.68降至0.6。多余的返洗液通過不合格線返抽提原料罐。混合芳烴非芳含量在線分析數據在1500×10-6以內，混芳質量未有大的改善，見圖2。

圖2 第一階段調整混合芳烴在線分析趨勢圖

4月24日，咨詢SEI設計人員，把抽提塔進料口由中部進料改為上部進料，減少萃取段增加返洗段，以期提高混合芳烴的質量。逐步提高下返洗，減少返洗液返原料罐量，降低貧溶劑溫度，混合芳烴非芳含量在線分析數據依然在1500×10-6以內，見圖3。

圖3 第二階段調整混合芳烴在線分析趨勢圖

5月4日，抽提塔進料口位置從上進料口改回中部進料口，上返洗維持在3t/h，下返洗35t/h，通過抽提塔頂抽余油采出控制抽提溶劑三塔循環。在此期間混合芳烴非芳含量在線分析數據在1200×10-6以上，見圖4。

圖4 第三階段調整混合芳烴在線分析趨勢圖

5月份，抽提系統不做大的調整，主要是通過上下返洗量的調整進一步優化，但混合芳烴質量一直維持離線分析數據在1700×10-6左右，導致甲苯或混合二甲苯產品無法同時保證滿足質量要求。

到6月中旬，抽提單元混芳中非芳含量依然維持在離線0.15%～0.20%，說明此前的調整操作應該更有利于芳烴的萃取，但從實際效果看卻相反，表明抽提系統已經改變，不能照搬以前的參數進行調整。

2.3 優化措施及效果分析

主要從以下方面進行優化：

(1)進料負荷、混對非芳量維持不變，逐步提高下返洗比，減少上返洗量。下返洗比控制范圍為0.60～0.90，目前一般控制在0.70，通過加大下返洗量來置換重質非芳烴。

(2)要增加返洗比，就要增加返洗液的量，因此適當提高汽提塔底操作溫度，控制在172～173℃。同時，為了增加汽提塔頂閃蒸效果，提高第二溶劑量。前期操作調整中過多的關注返洗液組成的變化，目前來看思路出現了偏差。返洗液中存在20～30%的C5組分應該是正常的，應該關注的是怎么減少混芳中非芳含量，減少重質非芳含量。

(3)提高溶劑比和貧溶劑溫度。從前期調整來看，降低溶劑比和貧溶劑溫度對改善抽提效果不大。因此，逐步恢復溶劑比和貧溶劑溫度來查看是否有利于芳烴抽提。

經過提高溶劑比、溶劑溫度，反洗比之后，自6月20號開始非芳降至700×10-6左右，此時溶劑比3.67，反洗比0.74。7月2號處理量從43t/h降至40t/h，保持溶劑比和返洗比，工藝參數未有大調整。從7月2日下午開始非芳在線分析上漲至1300×10-6左右，于是降低第一溶劑溶劑量至181.8t/h。7月4日將溶劑量降至178t/h后非芳漲至1600×10-6，隨后提溶劑量至187t/h，非芳在線降至1100×10-6左右。保持溶劑比3.75，反洗液增加至37.6t/h。至7月6日非芳在線分析含量為800×10-6。

根據6月25日和7月2日采樣分析，原料中進料中C5含量基本穩定，分別為3.23%，3.3%。6月22日至7月6日反洗液的組成分析如下表2。

表2 反洗液組成分析

6月22日至7月6日混芳的采樣分析如下表3。

表3 混芳組成分析

對比圖表中數據可以發現反洗中C5含量自7月2日開始下降，混芳中非芳含量自7月2日開始增加，從下圖5 DCS上非芳的在線數據，可以看出非芳自7月2日突然上漲，但前幾天的非芳含量沒有明顯上升，但峰值略有整體上漲趨勢。非芳含量的上漲與反洗中C5含量的下降基本同步，故能符合之前判斷的反洗液中必須存在一定量的C5才能保證反洗效果，從而保證混芳質量。

圖5 第四階段調整混合芳烴在線分析趨勢圖

3 結論及建議

低負荷操作時抽提系統已經改變，不能照搬以前的參數進行調整。由于溶劑量少，溶解能力不足，對抽提系統不利，在抽提塔中不能溶解足夠量的C5，導致返洗中C5含量偏低，使返洗液在抽提塔中的置換效果不佳，造成混芳中非芳含量升高。當處理量低于100%時,溶劑比從3.58提至3.75,反洗比從0.68提至0.76,混芳中非芳含量可以降至1000×10-6以下。建議在低負荷(100%負荷以下)運行時，可以適當增加溶劑比、返洗比、溶劑溫度，提高溶劑溶解能力。