環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮工藝中脫醚技術(shù)運(yùn)用與控制

肖招智

（福建省東鑫石油化工有限公司，福建 泉州 362804）

0 引言

目前，生產(chǎn)環(huán)己酮工藝主要有環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮法和環(huán)己烯水合制環(huán)己酮法。環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮工藝在國內(nèi)外應(yīng)用相對廣泛，雖然現(xiàn)在環(huán)己烯水合法環(huán)己酮工藝興起，但環(huán)己烯水合制環(huán)己酮副產(chǎn)環(huán)己烷量達(dá)15%~25%，環(huán)己烷市場需求相對飽和，造成環(huán)己烷市場價值降低，造成水合法制環(huán)己酮運(yùn)行成本上漲。已有多家水合法廠家在考慮新建氧化法來消化副產(chǎn)環(huán)己烷，從而使得水合法制環(huán)己酮運(yùn)行成本更加合理化，有利于資源綜合利用，使得傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新機(jī)[1]。

1 丁基環(huán)己基醚的產(chǎn)生及影響

環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮生產(chǎn)過程中，由于烷氧化過程生成環(huán)己基過氧化氫，其分解環(huán)己酮與環(huán)己醇過程中產(chǎn)生副產(chǎn)物丁基環(huán)己基醚，在后續(xù)精餾工序中一直沒法除去丁基環(huán)己基醚，其醚隨環(huán)己醇精餾塔一起進(jìn)入醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)，在環(huán)己醇脫氫反應(yīng)中丁基環(huán)己醚不參與反應(yīng)，最后與脫氫反應(yīng)產(chǎn)物一同返回醇酮精制系統(tǒng)，造成丁基環(huán)己基醚在醇酮精制與環(huán)己醇脫氫反應(yīng)系統(tǒng)之間一直循環(huán)，導(dǎo)致其在系統(tǒng)內(nèi)不斷累積，濃度越來越高，最終影響環(huán)己醇脫氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化效率及醇酮精制操作壓力穩(wěn)定和精餾塔分離效果變差，且增加公用工程蒸汽的消耗；當(dāng)環(huán)己醇精餾塔塔頂中環(huán)己酮與丁基環(huán)己基醚質(zhì)量濃度達(dá)到15%時，醇精餾塔塔頂環(huán)己醇含量降至不足80%，就會嚴(yán)重影響醇脫氫與醇酮精制系統(tǒng)，最終導(dǎo)致生產(chǎn)停車，醇精餾塔頂酮含量可以通過降低環(huán)己酮精餾塔釜采出物料環(huán)己酮含量，而丁基環(huán)己基醚含量在現(xiàn)有生產(chǎn)裝置沒法得到分離，會持續(xù)在系統(tǒng)中累積，從而影響生產(chǎn)裝置工況運(yùn)行[2]。

2 裝置脫醚的意義

面臨環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮中精醇中醚類持續(xù)增多，影響裝置各系統(tǒng)開工周期和能耗物耗。生產(chǎn)運(yùn)行中環(huán)己醇脫醚技術(shù)運(yùn)用和控制是勢在必行。脫醚工藝技術(shù)應(yīng)用來改善和促進(jìn)裝置的長周期運(yùn)行和減少系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，從而減少蒸汽消耗和開、停工物料消耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證生產(chǎn)裝置長周期、穩(wěn)定運(yùn)行。從安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)以及系統(tǒng)操作穩(wěn)定運(yùn)行有著非凡和長遠(yuǎn)的意義。

3 裝置脫醚塔改造流程與工藝控制

利用閑置塔（參數(shù)：直徑2.4米、高54米 填料塔）將其改為脫醚塔，當(dāng)環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮工藝高真空精餾單元中醇精餾塔頂精醇中丁基環(huán)己基醚含量偏高達(dá)10%時，間歇對脫醚塔進(jìn)行投料除丁基環(huán)己基醚。故將環(huán)己醇精餾塔頂物料分流部分進(jìn)入脫醚塔，待其塔釜出現(xiàn)液位對塔引蒸汽緩慢升溫建立全回流，調(diào)整脫醚塔系統(tǒng)壓力，保證塔頂、釜溫度，將塔頂高純環(huán)己醇（醚含低）出料至環(huán)己醇脫氫單元，脫氫后物料再回至精餾單元，系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)置換，來提高環(huán)己醇塔頂環(huán)己醇含量，脫醚塔塔釜物料含醚量達(dá)75%左右，環(huán)己醇小于15%進(jìn)行采出至X油。

脫醚塔工況受系統(tǒng)負(fù)荷量、塔系統(tǒng)壓力及再沸器蒸汽壓力影響脫醚效果。負(fù)荷過大，系統(tǒng)置換快，但塔分離效果變差，無法保證工況穩(wěn)定性；塔系統(tǒng)壓力會影響塔組份變化，高真空下醚會隨著環(huán)己醇走，系統(tǒng)壓太高對塔蒸汽壓要求高，塔回流量偏高，增加能耗；蒸汽壓要求高，會造成對塔設(shè)備性能要求高。因此，調(diào)整脫醚塔工況參數(shù)對系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)等至關(guān)重要[3]。

4 脫醚塔工況分析

丁基環(huán)己基醚性質(zhì)原因，在醇酮高真空精餾中醚未能在環(huán)己醇精餾塔與醇分離，但工況在常壓或微負(fù)壓下，醚可以與環(huán)己醇分離。經(jīng)現(xiàn)場閑置塔改造進(jìn)行脫醚，從脫醚塔各工況數(shù)據(jù)綜合含量指標(biāo)表1中分析到，常壓或微正壓下，脫醚塔塔釜溫度高達(dá)165~185℃，塔再沸器蒸汽壓高達(dá)1.1MPa以上，對蒸汽要求和塔設(shè)備要求較高，在保證塔頂指標(biāo)下塔釜采出含醇量高。在微負(fù)壓（55~65kPa）下，脫醚塔塔釜要求溫度155℃左右，蒸汽壓力0.8MPa左右，對蒸汽要求和塔設(shè)備要求較低，在保證塔頂指標(biāo)下塔釜采出含醇量可小于15%以下。在同樣能達(dá)到將醚與環(huán)己醇分離情況下，通過考慮操作條件、設(shè)備成本、塔釜環(huán)己醇損耗等原因，工況在塔壓55~65kPa條件，再沸器蒸汽壓力0.8，塔頂采出環(huán)己醇達(dá)95%以上，丁基環(huán)己基醚含量1%以下，達(dá)到工況分離效果。

表1 脫醚塔各工況數(shù)據(jù)綜合含量指標(biāo)

表2 裝置脫醚塔開工前、后數(shù)據(jù)

表2為環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮裝置從2015年至2020年期間8次脫醚塔開工前、后系統(tǒng)與塔運(yùn)行數(shù)據(jù)對比，脫醚塔系統(tǒng)工況中塔壓控制在（55~65kPa）下對醇酮精餾系統(tǒng)環(huán)己醇中脫醚，分離醇低于15%的丁基環(huán)己基醚。每次系統(tǒng)含環(huán)己醇量得到較大提升（87%提升至94%），從而使系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)量減少，減少系統(tǒng)蒸汽量消耗，醇脫氫單元轉(zhuǎn)化率得到提高，使系統(tǒng)往良性方面優(yōu)化；用最小成本達(dá)最佳效果。因此，對脫醚塔進(jìn)行減壓精餾（55~65kPa）能達(dá)到分離效果，使得環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮醇酮精餾系統(tǒng)分離效果得到提升，對脫醚塔進(jìn)行減壓操作還可以減少物料的損耗和對設(shè)備性能要求（再沸器承壓、設(shè)備耐溫等）下降[4-5]。

5 結(jié)語

綜上所述，環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮工藝過程中醇酮精餾系統(tǒng)環(huán)己醇中醚含量持續(xù)上漲，增大系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)、降低脫氫單元轉(zhuǎn)化率以及影響精餾塔分離效果，從而增加系統(tǒng)的能耗和物耗的損失。通過系統(tǒng)改造和系統(tǒng)醇含量定期對脫醚塔進(jìn)行開工脫醚，脫醚塔工況在塔壓控制55~65kPa下在減少蒸汽消耗同時降低設(shè)備性能條件，來分離出裝置系統(tǒng)中的雜質(zhì)（丁基環(huán)己基醚）。減少系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)，提高醇酮精餾系統(tǒng)中各塔運(yùn)行分離的效率，從而減少裝置能耗和物耗。為環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮工藝提供長周期運(yùn)行保障、提高脫氫單元轉(zhuǎn)化率和節(jié)省能源消耗等來提高企業(yè)生產(chǎn)效益；從整體工藝產(chǎn)業(yè)而言，有利于提高資源綜合利用，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新機(jī)。