丁二烯装置脱轻塔操作的影响因素分析

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摘 要：文章从原料、公用工程、设备和操作条件四个方面分析了影响丁二烯抽提装置中的丁二烯脱轻塔控制的影响因素，并提出了相应的解决方法。对普通精馏塔的生产控制有一定借鉴意义。

关键词：塔顶压力；塔釜温度；丙炔

1 概述

在NMP法丁二烯的生产过程中，脱轻塔是确保丁二烯产品质量一个十分重要的生产环节。它除了具有提高丁二烯浓度、脱除粗丁二烯中的丙炔外，还能有效的脱除粗丁二烯中的水、阻止丁二烯聚合物进入丁二烯精馏塔的作用。作为普通精馏塔，脱轻塔的操作相对比较容易，但本装置丁二烯脱轻塔生产控制中由于受到原料组成、公用工程、设备问题和操作方式等因素的影响，在生产过程出现了一些问题，极大的影响了装置的平稳运行。在此，就脱轻塔在生产控制上存在的一些问题，以及本装置所采取的应对措施加以论述。图1是工艺流程简图。

图1

2 影响丁二烯脱轻塔操作的因素

2.1 原料组成

石油烃蒸汽裂解是生产乙烯、丙烯、丁二烯等的重要方法，在分离乙烯和丙烯的同时，分离出裂解C4馏分，其中含有大量的丁二烯，是目前生产丁二烯的主要原料，而由C4馏分分离丁二烯则是目前生产丁二烯的主要方法，当前世界绝大多数丁二烯产品是用这一方法生产的。由于C4馏分中各组分的沸点比较接近，需采用萃取精馏方可将丁二烯分离出来，由于装置生产所使用的原料采用上游裂解制乙烯装置，这就造成了原料组成不够稳定，原料组成对生产的影响主要表现为以下几点：

2.1.1 丁二烯含量。导致原料中丁二烯含量高的原因一是裂解来的C4混合中丁二烯含量过高。其次，装置开工过程中的不合格产品返料和装置运行过程中不合格产品的返料也会造成原料中丁二烯浓度增加。由于丁二烯浓度较高，萃取溶剂的配比需要频繁地进行调整。当溶剂比较低时，就会造成塔顶采出的抽余液质量不合格，导致一定量的丁二烯损失。当溶剂比较高时，又会造成一定量的抽余液进入塔釜并随着粗丁二烯经过后洗塔，再进入脱轻塔，进入脱轻塔的物料组成的变化将会导致丁二烯脱轻塔各塔盘上物料分布出现差异，直接造成塔内的塔板上温度分配不均、塔顶的排放量增加，最终影响丁二烯产品的收率。

2.1.2 EA、VA含量。原料中的EA（乙基乙炔）、VA（乙烯基乙炔）含量过高将会超过炔烃洗涤塔的承受能力，这样不可避免地造成脱轻塔中EA、VA含量超标。为了保证丁二烯产品的质量，脱轻塔将增大排放量来降低粗丁二烯中的EA、VA，使得丁二烯大量损失。

2.1.3 丙炔含量。原料中丙炔含量一直以来都是关注的指标，这是影响丁二烯脱轻塔稳定操作的主要因素。丙炔含量过高，会造成塔顶压力升高、塔顶排放量增加，使排放物料中夹带的丁二烯量增加。此外，由于丙炔在浓度过高的时具有分解爆炸的危险，因此，为了保证安全，脱轻塔顶丙炔浓度必须控制在45%以下，因而需要一定量的丁二烯来保证丙炔浓度在安全范围内。这也会导致丁二烯损失增加。

2.2 公用工程

丁二烯装置所使用的蒸汽、循环水来自公用工程，所以会出现蒸汽压力波动较大、循环水温度较高、压力偏低的问题，这些问题将会造成塔顶冷凝器冷却效果的降低，使塔顶压力难以控制。

2.3 设备缺陷

设备问题集中表现为塔顶冷凝器的堵塞和塔釜再沸器的堵塞以及塔釜过滤器的堵塞。塔顶冷凝器的堵塞造成冷却效果的降低，塔顶压力难以控制，塔顶排放量增加。而塔釜再沸器的堵塞将导致塔釜温度难以保证，造成塔釜产品质量的不合格。塔釜过滤器堵塞，导致塔釜产品采不出去，塔釜液位迅速上升，严重时发生液泛，塔压无法控制，必须通过加大塔顶排放来控制塔压。此外，由于塔内不可避免的会产生丁二烯聚合物，堵塞塔板，破坏塔的正常操作。

2.4 操作条件影响所涉及的有以下几点

2.4.1 丁二烯聚合物的产生。由于阻聚剂加入量的不足以及设备泄漏将造成丁二烯发生聚合问题。随着丁二烯聚合物的增加，将会出现塔盘的堵塞问题，并影响脱轻塔的正常运行，严重时将会造成脱轻塔无法运行而被迫停工处理。

2.4.2 塔釜加热温度的波动。加热温度的波动是由于蒸汽凝液的循环系统出现控制问题。丁二烯装置中，中压蒸汽、低压蒸汽、热水和凝液构成一个闭合的循环系统，脱轻塔中所使用的热水，由于操作不当会使热水温度的波动范围在95～103℃之间。随着塔釜温度的不断变化，塔顶和塔釜的物料组成分布不均，将会造成产品质量的不合格。凝液泵的汽蚀会造成蒸汽循环系统的紊乱，热水流量波动，导致脱轻塔塔釜温度难以控制，影响塔系的正常操作。

2.4.3 塔顶压力的升高。塔釜温度的变化是造成塔顶压力升高的重要原因，但塔顶冷凝器的冷却效果是导致塔顶压力难以控制的关键。因为丁二烯脱轻塔塔顶压力只能通过塔顶的温度和循环水的冷却效果、塔釜加热量的大小，以及塔顶排放量的大小来控制。所以在运行过程中，某一个环节出现问题都会影响塔顶压力的变化。另外，由于塔顶丙炔排放至低压火炬，与洗炔塔C4炔烃共用一条排放线，为此低压火炬系统的背压问题及C4炔烃排放量也是影响塔顶压力的原因。

3 解决措施

3.1 对于原料，存在组成波动的问题不可避免，所以只能通过自身的调节来加以适应。因此要及时对原料进行分析，及早掌握原料中丁二烯含量的变化情况，及时对主洗塔的溶剂比进行调整。而对于装置停车或生产过程中不合格产品的返料问题，为了防止原料组成波动过大，应本着专罐专用：即正在使用的物料不能进行不合格产品的返料储存。同时，在开车过程中，不合格的丁二烯要与抽余液同时进行原料罐的返料。另外，在溶剂比的调整中，溶剂量的大小不仅要看丁二烯含量的高低，还要考虑其他易溶解组分的含量，以确保所控制的溶剂比能够满足正常生产的需求。

3.2 通过几年来的生产现状得知，原料中的丙炔含量都比设计值要高出较多，为此，在生产中针对脱轻塔的各项操作参数都应该进行相应的调整，以适应正常生产的需求。为了解决公用工程缺陷，公司针对循环水温度高，压力不足等问题，给丁二烯装置单独使用一套机泵进行循环水的输送，通过风机运行时间和运行台数的控制，确保进入装置的循环水压力在0.3-0.5MPa范围内，循环水的温度控制在10-28℃之间。同时，将过去的冷凝器与其他换热设备的串联连接改为如今的并联使用，使冷凝器的换热效果有了一定的改善。

3.3 要解决丁二烯脱轻塔生产波动的问题关键在于塔顶压力的控制。要使塔顶压力得到控制，一是提高塔顶冷凝器的冷却效果、控制塔顶的排放量；二是要对塔釜温度进行控制。塔釜温度的控制关键在于再沸器热水流量控制，因为塔釜温度的变化直接影响在塔顶压力的波动。通过长期的观察，对于脱轻塔来讲，塔釜温度的变化对塔顶压力的影响比塔顶温度要更直接。所以，在操作过程中，塔釜温度的调节不能过大，也就是说，塔釜再沸器的热水流量不能进行大幅度的调整。

3.4 在对精馏塔的操作控制中要注意的是，调整的幅度不能过大。同时，丁二烯抽提装置无论是物料还是溶剂都贯穿整套装置，某一系统的波动将会导致整套系统的波动，为此，稳定的、小幅度的调节对于装置的稳定非常关键。

4 结束语

对于普通的精馏塔丁二烯脱轻塔的调节还是较为容易的。值得注意的是：一是塔顶压力如果控制不好将会造成塔顶排放量的增加，并导致丁二烯的大量损失，影响丁二烯产品的收率；二是塔釜温度控制出现问题将会造成塔釜采出不合格，将直接影响丁二烯产品的质量。

参考文献

[1]BG车间丁二烯装置操作规程[S].中国石油大庆石化公司化工一厂，2012.

[2]陈俊武.裂解装置工艺与流程[M].北京：中国石化出版社，2005.

作者简介：曲晓爱华（1988-），女，学士学位。