芳烃抽提低负荷运行时混芳中非芳含量高的原因分析和建议

山　东　化　工
收稿日期：２０１９－０６－１７
作者简介：陈　峰（１９８７—），湖北武汉人，助理工程师，主要从事乙烯芳烃抽提的生产操作。

芳烃抽提低负荷运行时混芳中非芳含量高的原因分析和建议
陈　峰
（中韩（武汉）石油化工有限公司，湖北武汉　４３００００）
摘要：目前武汉乙烯芳烃抽提装置在低负荷工况下运行，针对该工况下混合芳烃中非芳含量升高导致三苯产品中非芳含量高，影响产品
质量等问题，通过适当提高下返洗比，溶剂比，溶剂温度等措施，降低了混合芳烃中的非芳含量，确保了产品质量和装置的稳定运行。

关键词：芳烃抽提；溶剂比；返洗比；低负荷；非芳中图分类号：ＴＱ２４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）１４－０１３８－０３
１　前言
武汉乙烯３５万ｔ／ａ芳烃抽提装置由中国石化工程建设公司（
ＳＥＩ）设计，中国石化第五建筑工程公司承建，于２０１３年８月４日成功投产。

装置原料油为裂解加氢汽油，设计规模为加工裂解汽油４３．１ｔ／ｈ，目前生产负荷低于设计负荷。

本文针对该工况下混合芳烃中非芳含量升高导致三苯产品中非芳含量高，影响产品质量等问题，通过适当提高下返洗比，溶剂比，溶剂温度等措施，降低了混合芳烃中的非芳含量，确保了产品质量和装置的稳定运行。

２　低负荷运行存在的问题及措施
２．１　芳烃抽提工艺介绍
芳烃抽提是液－液萃取的物理过程，根据烃类各组分在环丁砜溶剂中溶解度的不同，当环丁砜和原料油在淋降式筛板抽提塔中逆流接触时，环丁砜对芳烃和非芳烃进行选择性的溶解，最后形成组成和密度不同的两个相，由于两相组成不同，重
相中主要是溶剂和芳烃，轻相中主要是非芳烃，这样就能使芳烃从原料中分离出来，由于两相密度不同，使得两相在抽提塔内能进行连续性接触，分离出来的芳烃通过精馏的方法将混合芳烃进一步分离成符合要求的单体芳烃，即苯、甲苯、混合二甲苯。

２．２　存在的问题及分析
２０１８年４月份以来，芳烃抽提单元处理量保持在９２％的负荷运行，中间产品混合芳烃中非芳含量不断增加，达到１８００×１０－６。

为此，对进料、抽余油、返洗液、贫溶剂、富溶剂等进行了临时采样分析，发现返洗液中Ｃ５组分变化明显，从３月份的１％以下上升至４月份的约２５％。

判断进料中Ｃ５组分在抽提塔中过多的溶解于环丁砜溶剂中，从抽提塔底部排至汽提塔，而Ｃ５组分作为富溶剂中饱和蒸汽压最大的轻组分最易从汽提塔顶部闪蒸出来，而作为返洗液再次回到抽提塔中，形成一个循环。

表１为３、４月份返洗液组成分析一览表。

表１　返洗液组成分析
采样时间Ｃ５及Ｃ５以下／
％Ｃ６－Ｃ８非芳烃／
％Ｃ９以上／％乙苯／％二甲苯／％未知组分／％
甲苯／％苯／％３／１２１０∶３００．７１４７．１９２．６４未检出未检出０．０９７．１６４２．２２３／１３１１∶０００．６７４７．４５２．７１未检出未检出０．０９７．３６４１．７３３／１４９∶０００．５４４７．５６２．６７未检出未检出０．０２７．２２４２３／１６９∶０００．４９４６．７５２．６１未检出未检出０．０１６．９７４３．１７３／１９９∶０００．４８５０．０６１．４５未检出１．０７０．０２６．８４４０．０８３／２８９∶３００．７２５０．５２０．１１．３４１．１０．０３６．６１３９．５９４／８９∶３０２８．５８２１．１２０．１７１．３７０．９５０．０５６．５９４１．１７４／１０９∶００２４．９６２２．３９０．１８１．３５０．９４０．０１６．５５４３．６１４／１２１０∶００２２．２７２４．２２０．１９１．３０．９３０．０９６．５２４４．４８４／１６９∶３０２２．８６２３．３６０．０７１．２８０．８６未检出６．３２４５．２５４／１８９∶００２１．４１２４．０７０．０７１．３１０．９７未检出６．８３４５．３４４／２０９∶３０２４．７５２３．２８０．０７１．１８０．８５未检出５．９７４３．９４／２２９∶３０２２．４２２４．６８未检出１．２３０．７９未检出６．１６４４．７２４／２７９∶３０
２３．６３
２３．３３
０．０７
１．２８
０．８８
未检出
６．７
４４．１１
而采样发现贫溶剂目前的颜色为无色透明，见图１。

图１　贫溶剂样品外观
由此表明，抽提系统里的环丁砜溶剂没有出现明显的劣化。

自开工以来，一直未向系统中添加单乙醇胺调节ｐＨ值，贫溶剂ｐ
Ｈ值基本在６～８之间，抽提系统循环溶剂有少量热分解，循环溶剂ＰＨ值相对新鲜溶剂有所下降，但不明显。

因此，系统内溶剂未明显劣化，溶解能力及选择性可以满足生产需求。

于是，为了降低返洗液中Ｃ５的含量，在操作上做了以下处理：抽提塔溶剂比降从３．５８至３．２，返洗比从０．６８降至０．６。

多余的返洗液通过不合格线返抽提原料罐。

混合芳烃非芳含
量在线分析数据在１５００×１０－６
以内，混芳质量未有大的改善，
见图２。

·
８３１·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第４８卷
　第１４
期图２　第一阶段调整混合芳烃在线分析趋势图
４月２４日，咨询ＳＥＩ设计人员，把抽提塔进料口由中部进料改为上部进料，减少萃取段增加返洗段，以期提高混合芳烃的质量。

逐步提高下返洗，减少返洗液返原料罐量，降低贫溶
剂温度，混合芳烃非芳含量在线分析数据依然在１５００×１０－６
以内，见图３。

图３　第二阶段调整混合芳烃在线分析趋势图 ５月４日，抽提塔进料口位置从上进料口改回中部进料口，上返洗维持在３ｔ／ｈ，下返洗３５ｔ／ｈ，通过抽提塔顶抽余油采出控制抽提溶剂三塔循环。

在此期间混合芳烃非芳含量在线分析
数据在１２００×１０－６
以上，见图４。

图４　第三阶段调整混合芳烃在线分析趋势图
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９３１·陈　峰：芳烃抽提低负荷运行时混芳中非芳含量高的原因分析和建议
５月份，抽提系统不做大的调整，主要是通过上下返洗量的
调整进一步优化，但混合芳烃质量一直维持离线分析数据在
１７００×１０－６
左右，导致甲苯或混合二甲苯产品无法同时保证满足质量要求。

到６月中旬，
抽提单元混芳中非芳含量依然维持在离线０ １５％～０．２０％，说明此前的调整操作应该更有利于芳烃的萃取，但从实际效果看却相反，表明抽提系统已经改变，不能照搬以前的参数进行调整。

２．３　优化措施及效果分析
主要从以下方面进行优化：
（１）进料负荷、混对非芳量维持不变，逐步提高下返洗比，减少上返洗量。

下返洗比控制范围为０．６０～０．９０，目前一般控
制在０．７０，通过加大下返洗量来置换重质非芳烃。

（
２）要增加返洗比，就要增加返洗液的量，因此适当提高汽提塔底操作温度，控制在１７２～１７３℃。

同时，为了增加汽提塔顶闪蒸效果，提高第二溶剂量。

前期操作调整中过多的关注返
洗液组成的变化，目前来看思路出现了偏差。

返洗液中存在２
０～３０％的Ｃ５组分应该是正常的，
应该关注的是怎么减少混芳中非芳含量，减少重质非芳含量。

（３）提高溶剂比和贫溶剂温度。

从前期调整来看，降低溶剂比和贫溶剂温度对改善抽提效果不大。

因此，逐步恢复溶剂比和贫溶剂温度来查看是否有利于芳烃抽提。

经过提高溶剂比、溶剂温度，反洗比之后，自６月２
０号开始非芳降至７
００×１０－６
左右，此时溶剂比３．６７，反洗比０．７４。

７月２号处理量从４３ｔ／ｈ降至４０ｔ／ｈ，保持溶剂比和返洗比，工艺参数未有大调整。

从７月２日下午开始非芳在线分析上涨至１３００
×１０
－６
左右，于是降低第一溶剂溶剂量至１８１．８ｔ／ｈ。

７月４日将溶剂量降至１７８ｔ／ｈ后非芳涨至１６００×１０－６
，随后提溶剂量至
１８７ｔ／ｈ，非芳在线降至１１００×１０－６
左右。

保持溶剂比３．７５，反洗液增加至３７．６ｔ／ｈ。

至７月６日非芳在线分析含量为８００×１０－６。

根据６月２５日和７月２日采样分析，原料中进料中Ｃ５含
量基本稳定，分别为３
．２３％，３．３％。

６月２２日至７月６日反洗液的组成分析如下表２。

表２　反洗液组成分析
采样时间Ｃ５及Ｃ５以下
Ｃ６－Ｃ８非芳烃
Ｃ９以上乙苯二甲苯（间／
对／邻）未知组分甲苯苯２０１８／６／２２９∶００∶００３７．５１６．５９未检出１．２２０．９３未检出６．４２３７．３４２０１８／６／２５１０∶００∶００３７．８５１６．８１０．０６１．２６１未检出６．４３６．６２２０１８／６／２７９∶３０∶００３７．９２１６．７８０．０８１．２５１未检出６．３９３６．５９２０１８／６／２９９∶３０∶００４０．５１４．９３未检出１．１９０．９１未检出６．２６３６．２１２０１８／７／２１６∶００３２．８６１８．８８未检出１．２２０．９８未检出６．６１３９．４５２０１８／７／４９∶００３０．５４２０．９４０．０７１．２３１．０２未检出６．７５３９．４６２０１８／７／６１４∶３０
３１．７２
２０．３１
０．０７
１．２８
１．０５
未检出
６．８４
３８．７３
６月２２日至７月６日混芳的采样分析如下表３。

表３　混芳组成分析
采样时间乙苯／％对二甲苯／％
甲苯／％碳九／％苯／％邻二甲苯／％
间二甲苯／％
非芳／％２０１８／６／２２９∶００∶００１０．４５１．６７２６．３６未检出５５２．１８４．２６０．０７２０１８／６／２５９∶００∶００１０．６１．７６２６．２３未检出５４．５４２．２６４．５３０．０８２０１８／７／２１１∶００∶００１０．３９１．７６２６．６３０．０１５４．１３２．３６４．６０．１３２０１８／７／６１１∶３０∶００
１０．５
１．７５
２６．５
未检出
５４．２４
２．３４
４．５３
０．０８
对比图表中数据可以发现反洗中Ｃ５含量自７
月２日开始下降，混芳中非芳含量自７月２日开始增加，从下图５ＤＣＳ上非
芳的在线数据，可以看出非芳自７月２日突然上涨，
但前几天的非芳含量没有明显上升，但峰值略有整体上涨趋势。

非芳含量
的上涨与反洗中Ｃ５含量的下降基本同步，
故能符合之前判断的反洗液中必须存在一定量的Ｃ５才能保证反洗效果，从而保
证混芳质量。

图５　第四阶段调整混合芳烃在线分析趋势图
（下转第１４２页）
表２（续）
管子编号检验项目
向火侧垢量／（ｇ／ｍ２
）
背火侧垢量／（ｇ／ｍ２
）
６０号１５４６．３２０８．５６１号１７６５．３２３４．３６２号１５４８．４２２０．５６３号１６４５．４１９７．４６４号
１５４６．５
２０５．６
注：
根据ＤＬ／Ｔ７９４－２０１２《火力发电厂锅炉化学清洗导则》３．５．２表１，确定需要化学清洗的条件：主蒸汽压力＞１５．６ＭＰａ，垢量＞２５０ｇ／ｍ２。

２．４　金相组织分析
对５４号管取样制作金相试样，取样位置如图２所示：（１）
爆口向火侧位置Ａ。

（２）爆口背火侧位置Ｂ。

（３）爆口向火侧纵向末端位置Ｃ。

使用硝酸酒精溶液侵蚀，在金相显微镜下观察，金相组织见图３～图５。

图２　
取样位置
图３　Ａ点２００×
显微组织
图４　Ｂ点２００×
显微组织
图５　Ｃ点２００×显微组织
由图可以看出爆口向火侧、爆口背火侧及爆口向火侧纵向
末端的金相组织均为铁素体＋
珠光体＋碳化物，未出现过热组织。

图３、图５仅有少量碳化物存在，发生了较严重的脱碳，这使得该位置强度急剧下降，成为管体的薄弱环节。

而由图４可以看出，背火侧组织中珠光体形态尚明显，珠光体区域中的碳化物逐渐向晶界扩散，对照球化评级标准，认定珠光体球化３级，属于轻度球化。

３　爆管原因分析
水冷壁管化学成分符合国家标准，从爆口宏观检查结果来看，爆口为典型的脆性爆口，管壁向火侧垢量很大，金相检查结果显示爆口向火侧发生了脱碳现象，背火侧轻度球化。

以上检测结果表明，垢下腐蚀是本次水冷壁管爆管的主要原因。

该水冷壁爆管因管内壁表面结垢并产生垢下腐蚀，严重影响了热传导，使局部管壁温度过高，金相组织发生变化，致使钢的性能急剧降低，从而产生垢下腐蚀爆管。

４　措施及建议
（１）对水冷壁进行无损检测抽查，爆管位置附近水冷壁管１００％抽查，条件允许时对存在较大隐患的水冷壁进行更换。

（２）加强水汽品质监督，同时加强锅炉排污。

（３）对在线化学仪表进行校验，以进一步提高水汽品质监测可靠性。

参考文献
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Ｓ］．北京：中国电力出版社，２０１２．［３］徐红梅．浅析锅炉四管泄漏的成因与防治［Ｊ］．中国科技信
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）
（上接第１４０页）
３　结论及建议
低负荷操作时抽提系统已经改变，不能照搬以前的参数进
行调整。

由于溶剂量少，溶解能力不足，对抽提系统不利，在抽提塔中不能溶解足够量的Ｃ５，导致返洗中Ｃ５含量偏低，使返洗液在抽提塔中的置换效果不佳，造成混芳中非芳含量升高。

当处理量低于１００％时，溶剂比从３．５８提至３．７５，反洗比从０．６８
提至０．７６，混芳中非芳含量可以降至１０００×１０－６
以下。

建议在低负荷（１００％负荷以下）运行时，可以适当增加溶剂比、返洗比、溶剂温度，提高溶剂溶解能力。

（本文文献格式：陈　峰．芳烃抽提低负荷运行时混芳中非芳含量高的原因分析和建议［Ｊ］．山东化工，２０１９，４８（１４）：１３８－１４０，１４２．）。