丁二烯装置乙腈溶剂损失原因分析及优化措施

赫姣

摘要：该装置采用含水乙酰作为萃取剂,乙烯分离出四氧化碳作为原料,经过2个萃取步骤和2个常规精制步骤后,丁烷、丁烷和重组组分最终从原料中产生聚合物产物丁二烯,乙烯溶液经循环处理后去除。随着设备运行周期的增加,溶剂中的杂质逐渐增多,原来的无色透明液体变成粉红色。对循环乙烯溶剂的全部成分的分析表明,污染物的总质量包括乙醇,丙酮,异丙醇,未明确的数量等。接近3%。基于此,分析了丁二烯装置乙酰化溶剂损失的原因及优化措施,供参考。

关键词：丁二烯；乙腈；溶剂损失；水解；优化

引言

随着石油工业的发展,用于分解石油原料的高温原料越来越重,分解温度也相应提高,而用于分解四段碳(简称分解四段碳)的乙烯组合物也越来越多。一般来说,二氧化碳中丁二烯的含量约为50%(Wt),以及丁烷,丁烷,含有少量碳III和碳V。由于碳4分解中组分的相对挥发性非常接近于丁烷,其中一些也与丁烷形成环氧化,因此很难用传统的精炼方法将它们分开。目前工业上采用萃取精炼和常规精炼相结合的方法生产高纯度丁二烯,以满足合成橡胶工业的要求,并按不同的萃取剂分为乙酰法、二甲基甲酰胺法和N-甲基丙烯酸甲酯法。

1装置简介

丁二烯装置的生产采用乙酰化法,以乙二烯为溶剂,先通过萃取精炼,然后通过常规精炼,从乙烯分解装置中提取出的碳中提纯丁二烯组分。在碳四组分中,除丁二烯外,还有丁烷、丁二烯、丁二烯等种类的碳氢化合物,这些组分具有相同的沸点,并且还可以形成环氧化,当溶剂添加到分离系统中时,组分之间的相对波动差异增加。采用两步精炼萃取法,先将轻组分作为多余的IV-1碳产品去除,然后再去除重组碳氢化合物,以获得较高的纯度。然后,使用常规的两步精炼方法,首先去除重组分锡丁烯,碳等。然后去除甲基乙酰和水的痕迹,最终得到符合国家标准的丁二烯产品。

2乙腈溶剂损失原因

2.1 循环溶剂中的高污染物

纯乙烯溶剂是一种无色透明液体,随着丁二烯装置的运行,溶剂中的杂质会积聚,溶剂逐渐变成浅黄色、红褐色甚至不透明。杂质主要来源于原料中二苯酚的聚合,其聚合受温度、氧含量、锈蚀、碳五组分含量等因素的影响,特别是原料中的碳五组分含量。由于乙酰氨基丁二烯装置没有办法去除超过5的碳,在原料的初始阶段,碳5的质量分数可高达1.57%,这改善了丁烷聚合反应的发生,而焦油的自聚合最终沉积在循环溶剂中,使溶剂质量越来越差。溶剂的高聚合物含量不仅影响溶剂的选择性,还可能导致堵塞部件,如塔,泵过滤器和热交换器管。在机组运行初期,发现第一排风塔和泵滤塔有盘状和黑色颗粒聚合物,清洗频率为8-10次,10-15次/月。在清洗浓缩物时,这可能会导致溶剂损失,从而影响设备的正常生产。由于溶剂质量逐渐恶化,必须增加溶剂用量,同时补充新鲜溶剂,以减少溶剂中的杂质含量,保证设备的平稳运行。因此,循环溶剂中的高杂质含量是乙酰损失的重要因素。

2.2 萃取系统的液体问题

乙酸乙酯萃取精炼工艺是目前丁烷净化的重要手段。在提取过程中,乙烯基提取物起着重要的作用,与C4提取物相比,在系统负载中较大,乙烯基提取物的纯度、温度、流量等特性发生变化,直接影响各塔组分的状态,导致提取系统不稳定。在工厂初期,安装塔运行不太熟悉,如何选择最佳的萃取状态进行生产,尚有待探索,在生产过程的初始阶段,第一萃取精炼塔和第二萃取精炼塔的液体逐渐增加,塔的压力差增加,压力差直接影响物料的流量变化,气体和液体的负荷长时间不能达到平衡状态,最终对工厂的稳定运行产生液体的影响。主要是通过调整酸的纯度、温度、流动方式,使塔的稳定运行,使乙酸溶液的污染在生产过程中逐渐增加,使纯度发生变化,在装置中加入乙酸-乙酸再生装置、水-乙酸,并对乙酸循环进行连续净化,使其在较长的循环中,在相对稳定的浓度状态下,大大提高了萃取效果,同时也尽可能使塔组分的纯度发生大的液体变化。

3丁二烯装置乙腈溶剂优化措施

3.1 水含量控制

控制含水量的困难在于溶剂水的含量不能准确测定。溶剂水含量通常由抽样自动分析确定,由于分析时间长,分析后反馈数据一般滞后于装置操作人员数小时,操作人员无法及时提供参考数据。其次,操作人员难以判断如何选择调节溶剂水值和操作幅度的方法,并出现操作不当的情况。当溶剂的水值发生变化时,乙酰素循环过程中的气相的相对波动也会发生变化,因此必须调节液相温度,以确保产品的符合性。由于存在上述困难,日常生产中溶剂水的波动性较大,导致挤出塔参数频繁被动调整,这不仅增加了操作人员的工作强度,而且随着温度的变化,各塔的物质成分不能稳定,去除丁烷效果差。由于反丁烷的沸点接近丁二烯,常规的后整流单元不能被去除,多余的反丁烷将完全包含在丁二烯产品中,导致丁二烯纯度不合适。

3.2 系统中的氧气含量

在开启氧气排水系统之前,应更换氮气,同时注意压力表位置、采样点等的变化。去掉一个死角。同时检查法兰上的空气密度,并多次观察法兰,以防止氧气进入系统。在安装的长周期中,如果不正确地使用再生鼓风机和冷凝器,会发生一定的腐蚀,导致内部泄漏,氧水进入系统。过滤器清洗完毕后,应严格控制日常工作中剩余的氧气,防止进入系统,特别是清洗装置设备的处理,还要严格控制剩余的氧气量。同时,每个塔的压力在运行过程中相对稳定,不会产生大的波动,塔和罐的压力应高于周围的压力,以防止泄漏。维修后,氮交换系统与纯氮交换,而在样品交换后,分析系统中的剩余氧气。在C4萃取装置中,设计了一个硝酸盐净化塔,以净化供应中的残余氧气和氧化物,并向溶剂循环系统中加入一定量的硝酸钠溶液,以控制系统的酸碱pH环境,并将剩余的氧气输送到溶剂吸收循环中。

3.3 优化溶液温度

乙烯溶剂是萃取塔中最重、最大的液体成分,其温度直接影响整个塔的热负荷。由于溶剂是从第一萃取塔的顶部供给的,较高的进料温度增加了炼油段的负荷,从而增加了上柱的压力差,在碳中丁二烯含量较低的情况下,丁二烯和乙二醇容易转移到塔顶,导致多余的溶液产品在塔尖匹配;较低的供给温度增加了塔底的蒸汽消耗,增加了设备的能耗,因此溶剂的供给温度应根据设备的实际运行情况来确定。随着溶剂温度的降低,上柱的压力差减小,上柱的丁二烯含量和抗丁二烯含量先下降,然后逐渐增加。随着溶剂温度的降低,提高了塔顶的整体萃取和分离效果,塔底含量至少达到6mg/kg,然后在塔顶温度的影响下增加。塔关键组分中抗丁烷含量的变化更为明显,表明溶剂中溶解的抗丁烷量随着溶剂温度的降低而增加,萃取和分离次数逐渐超过,对塔原丁烷的纯度影响较大。考虑到系统的能耗和运行稳定性,优先考虑40°C至41°C的溶剂供应温度。

3.4 控制溶剂中丁二烯二聚体的质量百分比

一定量的循环乙烯溶剂进入溶剂的清洗和回收系统,经过清洗和回收后,可以调节溶剂中丁二烯二聚体的质量百分比。通常,再生乙酰素的量约占循环总量的1%。如果乙酰的循环量过高,不仅会增加冲洗系统的负荷,而且还会增加乙酰的损失。在实际生产中,根据溶剂中丁二烯-二聚体的质量变化,再生乙酰的用量应控制在1.0%～1.5%之间,这样可以控制二聚体的质量分数在0.25%以下。

结束语

在丁二烯生产设备中,乙酰胺法使用含水乙酰作为萃取溶液,萃取后对含水乙酰进行精制,以提高乙酰的选择性,控制锅炉温度。随着碳氢化合物含量的增加和选择性的增加,组分之间的相对波动可能会逐渐增加,但随着碳氢化合物含量的增加,影响的趋势会逐渐减缓。同时,乙烯在水后降低了单相混合物的沸点,从而降低了萃取纯化的立方温度,降低了丁烷热聚合的可能性,减少了立方的消耗。

参考文献

[1]沈广彬.乙腈法丁二烯装置生产优化[J].辽宁化工,2020,49(11):1380-1382.

[2]李贵林.丁二烯抽提装置乙腈精制再生技术开发[J].乙烯工业,2019,31(02):15-19+5.

[3]常利超.丁二烯装置环保停工措施及效果分析[J].石油化工安全环保技术,2018,34(03):50-52+69-70.

[4]周召方,胡军武,李贵林.乙腈法丁二烯装置长周期运行的探讨[J].石油化工设备技术,2018,39(03):16-18+5.

[5]丁文有.乙腈法丁二烯抽提技术新进展[J].乙烯工业,2017,29(02):6-10+5.