影响芳烃抽提装置环丁砜溶剂分解的因素及对策

影响芳烃抽提装置环丁砜溶剂分解的因素及对策

摘要：环丁砜溶剂在使用过程中，其产生的分解物会对生产造成一定影响，所

以需要采取相应的应对措施，并且环丁砜溶剂的分解同样会影响生产。因此，对

于了解影响环丁砜降解因素并找到对策对于生产来说非常重要。

关键词：芳烃抽提装置；环丁砜；单乙醇胺；腐蚀措施

环丁砜（C4H8SO2）是无色、溶于水、高极性和具有良好热稳定性的化学产品，其毒性很低，密度较高、比热低、沸点高。找到影响芳烃抽提装置环丁砜溶

剂分解的因素并将其解决才能更好的生产。

一、芳烃抽提原理

芳烃和非芳烃会形成共沸物，使得难以采用简单蒸馏的方法获得纯芳烃，必

须通过抽提萃取的方式才能将芳烃分离出来。虽然芳烃抽提工艺路线多种多样，但按工艺原理可分为液-液抽提和萃取精馏两类。液-液抽提是利用溶剂对芳烃抽提原料中各种烃类组分溶解度不同，并且能分层形成两个密度不同的液相，实

现芳烃和非芳烃分离的工艺过程。而萃取精馏是通过向原料中加入极性溶剂，利

用溶剂对烃类各组分相对挥发度影响的不同，提高目的芳烃和其他组分间的相对

挥发度，实现芳烃和非芳烃分离的工艺过程。通常液-液抽提工艺设有专门的汽提塔，而萃取精馏将抽提过程和汽提过程在一个塔器内完成。

二、世界芳烃抽提技术现状

目前，世界上已实现工业化的芳烃抽提技术有5种，即Udex法、Sulfolane

法、IFP法、Arosolvan法和Formex法，前3种属于液-液萃取工艺，后2种属于

抽提蒸馏工艺。其中，Udex法的工艺流程为抽提-抽提蒸馏、水洗-水分馏、溶剂

再生，溶剂为甘醇类，汽提塔正压操作；Sulfolane法流程简单，无芳烃水洗塔及

水分馏塔，投资、消耗指标低，芳烃回收率高，原料范围宽，可萃取C 5—C 11

的芳烃，成品塔需负压操作，对碳钢不腐蚀，溶剂为环丁砜；IFP法既可以抽提

重芳烃，又可以抽提烯烃含量高的原料，不必经过加氢处理，采用丁烷反抽提法，流程复杂，溶剂为二甲亚砜，价格较便宜，但热稳定性差；Arosolvan法选用N-

甲基吡咯烷酮加二甘醇二元溶剂，抽提塔为特殊设计的结构，烯烃由残油层去除，不必白土吸附，抽提蒸馏塔负压操作，溶剂不必经常再生，流程较复杂；Formex

法是利用芳烃和水回流的方法抽提，抽提物中芳烃采用与水共沸蒸馏的方法回收，溶剂为N-甲酰基吗啉。

三、环丁砜降解因素和对策

1.温度影响及对策。环丁砜（C4H8SO2）是无色、溶于水、高极性和具有良好热稳定性的化学产品，其毒性很低，密度较高、比热低、沸点高。环丁砜溶剂在220℃以下时，其分解速度比较慢，但超过220℃时，随着温度的升高，其分解速度急剧上升，过高的温度将促使环丁砜分解生成浅黑色的聚合物（聚丁二烯和氧

化铁混合物）和SO2。因此，在装置生产中要严格控制溶剂系统的温度和加热蒸

汽的温度。

2.空气影响及对策。环丁砜是无色的液体，但通常见到的环丁砜呈淡黄色，

这是它与空气接触氧化的结果。通过试验数据对比可以看出，有空气存在时，

SO2的释放量要比无空气时多，pH值下降也较明显，这说明氧气对环丁砜影响较大。因此，在抽提系统的原料罐、溶剂罐、返洗罐均要加上氮封，严格防止氧气

的进入；同时，对抽提系统开工及局部检修结束投用时，要对设备进行严格的氮

气置换，并且对真空系统进行严格的气密和抽真空试验，防止空气在生产中进入

系统内。

四、环丁砜分解对芳烃抽提系统的影响及措施

1.对加热器的影响及措施。环丁砜溶剂在使用过程中，虽然已经通过各种措

施减缓其分解速度，但降解仍不可避免。因此，环丁砜溶剂在运行过程中，由于

其降解物呈酸性，使溶剂系统pH值一般保持在5.5左右，在抽提工段175℃的操

作条件下，就会对抽提系统的溶剂再沸器和汽提塔换热器造成腐蚀。从芳烃装置

的运行情况来看，提馏塔再沸器、回收塔再沸器、溶剂再生塔再沸器（原设计其

材质均为碳钢）在运行2a左右，其管束表面和焊口表面就会存在不同程度的腐蚀，局部地方已腐蚀内漏。由于加热蒸汽的压力高于溶剂系统的运行压力，使蒸

汽进入物料系统，造成塔压升高，抽提的水平衡被破坏，排水量增加，能耗升高，严重时将由于返洗液、回流和采出物料带水而使装置无法正常运行。

2.对换热器和塔器的影响及措施。环丁砜溶剂的分解物是一种黑色的聚合物，该聚合物用普通的过滤器基本上无法过滤出去，因此，在环丁砜溶剂的循环使用

过程中，环丁砜分解物被带到抽提塔和贫富溶剂换热器内，并逐步积累在换热器

的管束上和抽提塔的塔板上。环丁砜溶剂的分解聚合物在贫富溶剂换热器表面积

累后，使换热器的换热效果下降：贫溶剂温度升高，富溶剂温度降低。由于贫溶

剂进入抽提塔的温度升高，使溶剂的溶解性增强、选择性下降，造成抽提的产品

质量下降，严重时会造成抽提塔的液面下降、操作不稳定、产品质量不合格。富

溶剂温度的降低，增大了提馏塔塔底的蒸汽加热量，因此增大了装置的生产能耗。处理措施是增大贫溶剂换热器的换热面积，或再并联一台贫溶剂水冷器，保证抽

提产品的合格和稳定。环丁砜溶剂的分解聚合物在抽提塔塔板上积累，使抽提塔

的塔板筛孔由于堵塞逐步变小，流通量下降，抗波动能力变差，抽提塔液面不稳定，生产负荷下降。通过观察发现，该聚合物虽然不溶于加氢汽油，但溶于水，

因此，利用该聚合物溶于水的性质，于2004年春季在抽提系统溶剂循环运行

（环丁砜溶剂在温度较低时易凝固，同时为节约开工时间）的状况下，用自产的

高温水对抽提塔进行了水洗。

3.环丁砜分解对芳烃精馏工段的影响及措施。芳烃精馏工作进料中的环丁砜

含量设计值小于5mg/L，实际操作过程中一直小于1mg/L，但由于环丁砜的沸点

高于芳烃中沸点最高的二甲苯的沸点，因此，在精馏物料的运行过程中，进料中

的微量环丁砜在二甲苯塔底物料中的浓度逐渐被浓缩升高，最后，在二甲苯塔底

再沸器内达到最高值。二甲苯塔底的C9物料是间歇性采出的，C9的采出一般要

一周、甚至两周才采出一次。因此，由于C9的采出量和采出频率较低，使精馏

进料中的微量环丁砜逐渐被浓缩积累。以精馏进料15t/h、环丁砜含量为1mg/L，

C9每周采出1次、共采出3t计算，二甲苯塔底C9中的环丁砜理论含量将为

840mg/L左右。经化验分析，二甲苯塔底C9中的环丁砜实际含量达到约

1100mg/L。二甲苯塔底再沸器的设计操作温度为213℃，实际操作过程中一直在190～210℃之间，因此，二甲苯塔底再沸器内浓度较高的溶剂在此温度（经研究

院化验分析，芳烃抽提所用的环丁砜溶剂在190℃就开始分解）下分解成酸性物质，对设备造成腐蚀，影响二甲苯塔长周期稳定运行。根据芳烃精馏装置的实际

运行状况，在保证二甲苯能够被蒸到塔顶的情况下，经过技术人员的摸索调整，

可以把二甲苯塔底温度调至168℃，塔顶回流比由原来的3.5∶1降至1.9∶1。同

时在操作中提高二甲苯塔的运行液位，使二甲苯塔的液位在50%～80％范围内运行，当塔底液位超过80％时，启动机泵将C9采出，以尽量置换出塔底物料中的

环丁砜溶剂。这样既可以降低环丁砜溶剂的分解速度，又可以降低二甲苯塔底物