乙腈法丁二烯装置溶剂含水量的控制优化研究

乙腈法丁二烯装置溶剂含水量的控制优化研究

作者：李家乐秦胜陈豹

来源：《当代化工》2019年第12期

摘 ; ; ;要：对乙腈法丁二烯装置影响溶剂中水含量的控制因素进行了研究，总结出通过系统参数快速判断溶剂水值的方法，提出了调整溶剂水值的最佳方案，为操作员提供了判断及操作依据。有效解决了循环溶剂系统水值频繁波动的问题，进而改善了萃取塔的分离效果，保证了丁二烯装置的长周期稳定运行。

关 ;键 ;词：溶剂水值;水值判断;分离效果;回收乙腈

中图分类号：TQ 221 ; ; ; 文献标识码： A ; ; ; 文章编号： 1671-0460（2019）12-2904-04

Abstract： The control factors of water content of solvent in the butadiene plant with acetonitrile process were studied， the method of quickly judging solvent water value by system parameters was developed， and the best scheme of adjusting solvent water value was put forward， which could provide reliable judgment and operation basis for operators. The problem of frequent fluctuation of water value in circulating solvent system was solved effectively， and then the separation effect of extraction column was improved， which ensured the stable operation of butadiene unit for a long period.

Key words： Solvent water value; Water value judgment; Separation effect; Recovery of acetonitrile

乙腈法生产丁二烯装置利用含水乙腈作为萃取溶剂，乙腈含水后对萃取精馏的影响在于增加乙腈的选择性和控制塔釜温度两方面。随着乙腈含水量的增加，选择性增加，可进一步增大各组分间的相对挥发度，但随着含水量的升高影响趋势逐渐减慢。同时，乙腈在含水后，降低了乙腈及烃的均相混合物的泡点，使萃取精馏塔的塔釜温度控制低一些，减轻了丁二烯的热聚合机会，同时减少塔釜蒸汽用量[1，2]。但是当乙腈含水过高时，乙腈浓度太低，混合物料在萃取精馏塔内易出现分层，稳定操作受到破坏，由于含水量的增加，乙腈的循环量随之增大，这样蒸汽消耗和动力消耗都要增加，很不经济，而且对丁二烯的溶解能力也降低，抽提率下降[3]。当含水量过低时，必须相应地提高萃取精馏塔的釜温，釜温的提高势必加剧丁二烯的自聚，缩短装置运行周期。因此乙腈含水量的选择和稳定控制对于产品质量、装置运行周期及综合能耗都具有十分重要的意义。本文主要对乙腈含水量的判断方法和控制方式进行了优化研究。

1 ;装置简介

乙腈法生产丁二烯装置，利用乙腈作为溶剂，先经过萃取精馏，后经过普通精馏，从乙烯裂解装置产出的裂解碳四中提纯丁二烯组分。碳四馏份中除含丁二烯外，还有丁烷、丁烯、丁炔等多种烃类，这些组份沸点相近，又能形成共沸物，当在分离系统中加入溶剂乙腈后，各组份间的相对挥发度差值增大[4]。利用两级萃取精馏的方法，先除去轻组分作为抽余碳四-1产

品抽出，后除去炔烃重组分，制得纯度较高的丁二烯粗產品;然后利用两级普通精馏的方法，先脱除顺丁烯、碳五等重组份，后脱除甲基乙炔和微量水，最终制得符合国标的丁二烯产品，丁二烯装置工艺流程见图1。

2 ;溶剂循环系统含水量的控制研究

2.1 ;含水量控制的难点

含水量控制的难点，一是溶剂水值无法准确判断。溶剂水值通常通过离线取样分析来确定，由于分析时间较长，分析岗位反馈给装置操作员的数据通常滞后若干小时，无法及时为操作员提供参考数据。二是操作员对溶剂水值调整方式的选择和操作幅度的判断难度较大，操作不当情况时有发生。当溶剂水值发生变化后，一萃塔内烃类在循环乙腈中的相对挥发度随之改变，需要调整塔釜温度以确保产品合格。由于以上难点的存在，在日常生产中溶剂水值的波动较大，造成萃取塔各项参数频繁被动调整，不仅增加了操作员的工作强度，而且随着温度的变化，一萃塔各塔板上的物料组成无法稳定，反丁烯脱除效果差。由于反丁烯的沸点与丁二烯相近，后部普通精馏单元无法脱除，过量的反丁烯将全部进入丁二烯产品中，造成丁二烯产品纯度不合格。

2.2 ;系统中水的物料平衡研究

在生产过程中，由于水与碳四共沸、乙腈再生等原因，乙腈循环系统内的水处于不断脱除和补充状态，乙腈循环系统水的物料平衡关系见图2。

如图2所示，乙腈循环系统内的水含量处于动态平衡。水的脱除可分为萃取塔顶脱水、乙腈抽出、除炔塔顶抽出三个节点，水的补充可分为解吸塔凝液补入、亚硝酸钠溶液带水、回收乙腈带水三个节点。

2.3 ;控制水值的优化措施

2.3.1 ;通过解吸塔釜参数判断溶剂水值

解吸塔釜温度即为溶剂在操作压力下的沸点，含水量不同，沸点也发生变化，因此塔釜温度也能够反映出当前的溶剂水值。通过总结解析塔底温度、压力和实测水值的关系，得出不同的温度、压力组合下对应不同的水值，做为水值判断的依据和基础。在一定的塔压下，温度上升，说明循环溶剂中水含量偏低，需要补水，反之亦然。

在生产过程中，乙腈中的水含量在8%时，萃取系统分离效果较好，装置综合能耗较低。通过对解析塔压力，塔釜温度变化以及水值分析对应关系，得出一组基础数据：当该塔压力在0.525 MPa，温度141 ℃时，实际测得溶剂水值8%。近似确立一个关系式：