正丁烷溶剂吸收工艺顺酐装置主要物料消耗分析与控制

正丁烷溶剂吸收工艺顺酐装置主要物料消耗分析与控制

摘要：丁烷法溶剂吸收顺酐生产工艺是国外较普遍采用的方法，而在国内正丁烷法溶剂吸收顺酐生产工艺正处于发展阶段，成熟运行的仅吐哈油田公司石化厂一家。但随着顺酐技术的发展和苯价格的上升，国内丁烷法溶剂吸收工艺顺酐生产技术将成为主趋势。该工艺是以正丁烷为原料，通过氧化反应生成顺酐，再以邻苯二甲酸二丁酯作为溶剂吸收顺酐，在解析塔内将顺酐在真空状态下解析出来。解析后的溶剂经过进一步真空闪蒸以降低顺酐含量，最后送至离心分离、气提干燥形成品质较高的新鲜溶剂实现循环利用。但在实际生产中，其生产控制方法往往影响原料及各种辅助材料的消耗，尤其是正丁烷和溶剂消耗的控制直接影响着企业的效益和发展。

关键词：顺酐，物料消耗，因素，影响，分析，控制

前言

正丁烷法溶剂吸收顺酐装置，其工艺过程可分为气分、反应、吸收、解吸、洗涤、精制、造粒包装、司炉等8各工段，对于设有余热发电装置，要同时考虑发电和司炉负荷的合理调整和蒸汽平衡的优化。

主要生产流程是在催化剂的作用下氧化反应生产顺酐，再经过冷却和使用邻苯二甲酸二丁酯作为吸收剂将顺酐气体充分吸收，然后在解吸工段负压条件下进行顺酐和溶剂的物理分离，分离出的顺酐送往精制工段精制后进行造粒包装为成品出厂销售，溶剂返回吸收工段循环利用，约15%的溶剂送往洗涤工段进行洗涤除去有机酸和焦油等杂质。司炉工段主要提供开工所需蒸汽和补充生产所需蒸汽，同时焚烧反应吸收的尾气及装置产生的部分废液，达到清洁生产的目的。生产过程中原料正丁烷、溶剂及水电气消耗的控制是决定生产成本的直接因素，本文着重分析主要物料中原料、溶剂消耗的影响因素及控制。

1正丁烷消耗分析及控制

1. 主要因素分析

1.1 气体分离控制不好，正丁烷纯度低，导致反应副产物增加，目的产品减少，收率下降。

1.2 反应状态控制不佳，收率低，同时由于副产物的影响，容易导致系统堵塞或导致离心机无法有效分离，进一步造成消耗上升。

1.3 贫溶剂或干溶剂含水超标，导致吸收不好或在系统形成富马酸造成损耗上升。

1.4 解吸塔控制不好造成溶剂携带顺酐到离心机或解吸采出携带溶剂影响

产品质量导致消耗上升。

2.优化控制措施。

因原料纯度的控制是一个简单的物理分离过程，做好化验分析和参数优化及各状态的平稳控制，比较容易满足合理的产品质量要求，因此，重点分析反应吸收和解吸工段对顺酐收率的影响及相应的控制措施。

反应工段是顺酐装置的核心，运行操作的好坏直接影响着反应产物的质量、收率、消耗及催化剂和设备的使用寿命。反应温度和空速是影响反应过程的主要因素。一般是稳定空速而通过调节盐温来满足反应转化率的要求。空速的要求是在既定负荷下使反应达到设计操作压力。盐温的变化对反应过程的进行有很大影响，是调节反应转化率的主要手段，而选择性主要依靠添加磷酸三钠助剂来提高。对于反应操作重点是严防盐温、风量的大幅度波动，防止后燃或反应器防爆膜爆破而损坏设备，缩短催化剂寿命等。要有一个稳定的反应温度、空速和连续的适量的TMP添加量的综合优化控制。

根据空气湿度情况加入适量低压加湿蒸汽，可以保护催化剂，减轻空气与催化剂的摩擦损失，延长催化剂的使用寿命。但过量的加湿蒸汽会导致反应转化率和选择性下降。加湿蒸汽的投用不是影响反应转化率和选择性下降的直接原因，但在催化剂湿度过量时助催化剂的添加就会对反应状态造成较大的影响，主要是催化剂湿度增加，空隙降低，助催化剂更加容易附着在催化剂表面，同量的助催化剂会导致反应的转化率和选择性出现下降。因此，一定要根据当地湿度调整合理的加湿蒸汽加入量，精确控制好助催化剂的加入量是保证反应收率，降低原料消耗的重要手段。

通过对反应器盐温、操作压力、加湿蒸汽和助催化剂的优化控制，其直观的控制依据就是通过分析化验数据来进行调整。可根据催化剂说明书和实际情况，调整反应器转化率和选择性在一个最佳状态。合理的控制范围是转化率在82%-85%，选择性在66-73%。需要特别注意的是当反应压力发生变化时一定要记录TMP的加入量并及时调整，当反应压力降低会导致TMP加入量增大，反之减少。

如果按照90%的负荷计算，每小时投入丁烷2.7吨，较差时粗酐接收量为2.51吨，较好时粗酐接收量为2.646吨，每小时多产顺酐0.136吨，年8000小时多产顺酐1088吨，每吨顺酐的价格平均为10000元，每年创效折合人民币1088万元。可见，反应工段的优化操作是装置降低正丁烷消耗和降本增效的关键所在。

对吸收和解吸塔的操作进行优化控制。吸收工段调整的关键是保证合理的回流量、进料温度、回流温度等，同时保证溶剂和含水量达标是关键。一要及时、缓慢调整锅炉水的供给量，避免引起应力损坏前冷器，造成酐气在前冷器中带水导致进料含水量过大。二是要定期分析干溶剂和贫溶剂的水含量。三是严格控制好塔底温度稳定在有限的范围内。当塔底温度低于170摄氏度，溶剂中的酐不能完全蒸发被采出，将约2%wt以上的顺酐带入离心机，一方面造成大量的浪费，

即满负荷运行时每小时约有60kg的顺酐损失，年8000小时损失酐480吨，折合人民币约480多万元。另一方面形成酸水对环境造成不良影响。温度高于200摄氏度会导致溶剂分解，造成对换热器等设备的堵塞等，影响正常生产。因此，对于解吸系统的操作，一是要保证稳定的蒸汽压力和蒸汽用量，二是控制好回流量和回流温度，过大的回流量会导致塔底溶剂带酐，在部分进入洗涤系统被水洗而导致顺酐收率下降，回流量过小会造成采出粗酐携带溶剂，造成溶剂的浪费，同时也影响到产品质量。

对于顺酐精制工段，要提高精制收率，主要还是要保证粗酐的质量良好。粗酐中含有溶剂或其他杂质时，在蒸馏釜高温情况下会发生一些聚合反应，从而影响消耗和收率。从精制操作方面，可适当加快精制速率，降低聚合反应的时间和机会。一是保证较低的真空度，提高精制速率和收率；二是提高加酐速度，提高精制效率；三是保证质量的前提下加快采出量；四是密切观察塔压和各温度的变化，防止换热器泄漏及其它事故出现。二、溶剂消耗分析及控制

1.溶剂消耗的途径：

溶剂消耗主要存在于吸收、解吸和溶剂洗涤等工段，司炉受吸收塔尾气携带溶剂量的大小收到安全和生产方面的影响，从下图可分析出溶剂消耗的主要去向：

1.1由于反应气体的夹带作用使溶剂从吸收塔顶管线吹出至焚烧炉。

1.2离心机轻相中含溶剂，溶剂随洗涤水排出。

1.3在系统循环过程中溶剂发生变质。

1.4溶剂在解析塔顶随粗酐采出至粗酐罐。

2.溶剂消耗控制

2.1 雾沫夹带的影响。

在溶剂吸收塔中，溶剂相至上而下流，反应气从下向上流，气液相在塔中实现传质传热，顺酐在此过程中被吸收，实现了顺酐与反应气的分离。分离后的反应气从吸收塔顶流出后进入焚烧炉，由于气相在吸收塔内最后流经的是吸收塔顶部的两层泡罩塔盘和丝网除沫器，所以对泡罩塔的雾沫夹带进行研究是很有必要的。

2.2 吸收塔压力的影响

由，可得吸收塔顶部泡罩塔盘操作压力与雾沫夹带关系，当（为70℃吸收塔顶塔盘液相密度）时，反应气经过泡罩塔盘时对溶剂的夹带最弱，此时的操作压力对雾沫夹带控制来说是最佳控制压力，偏离此值越远，溶剂消耗越大，选