苯抽提溶剂环丁砜的劣化及保护措施

1 环丁砜的性质

环丁砜是非质子性的强极性有机硫溶剂, 具有溶解能力强、选择性高、分解温度比沸点低等特性。

2 环丁砜的劣化因素

2.1 温度

在温度达到220℃下环丁砜易受热分解产生SO2和不饱和有机酸, SO2可与系统中的水生成酸性物质产生腐蚀性, 不饱和有机酸则极易聚合生成大分子聚合物[1]。一方面使抽提系统的p H值下降, 进一步加速溶剂的老化;另一方面对抽提设备的酸性腐蚀也相当严重。

2.2 氧气

环丁砜本是无色, 但通常我们见到的是淡黄色, 这就是它与空气接触氧化的结果。环丁砜与氧气接触会被氧化变黄、变黑, p H值会明显下降, 还会使溶剂加速老化变质[2]。

2.3 氯离子

氯离子极易与环丁砜发生化学反应, 使其变成酸性物质, 并在高温下与烯烃生成聚合物, 使系统中的p H值迅速下降。

2.4 系统含水

纯环丁砜的凝点为26℃左右。为运输和操作方便, 一般都在环丁砜中掺入3%的水, 使其凝点下降到5℃左右。经过芳烃抽提装置运行的环丁砜, 其水含量有时可高达5%。随着水含量的提高, 试液的p H值降低、腐蚀率增加、热稳定性下降。当水含量超过3%时, 其腐蚀率急剧增加、热稳定性迅速下降[3]。

3 环丁砜劣化影响

3.1 对产品质量的影响

环丁砜溶剂降解如不及时处理会在溶剂系统形成恶性循环, 造成溶剂质量下降, 溶剂比增大, 苯回收率降低, 芳烃纯度下降等恶性效果。

3.2 对换热器和塔器的影响

环丁砜溶剂降解后产生的酸性物质会腐蚀管线设备, 降解后形成的聚合物比较粘稠, 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, 长时间运行会导致堵塞和腐蚀设备。

4 溶剂的保护

4.1 控制系统温度

高温是溶剂劣化的主要原因, 所以控制好温度能有效的减缓溶剂劣化速率。

本装置中汽提塔C704和回收塔C705是带有塔底再沸器直接给溶剂提供热源的单元。汽提塔内介质为第一富溶剂, 主要成分为苯、溶剂以及少量的非芳, 在塔底加热的过程中, 再沸器出口平均温度较高时会达到170℃, 富溶剂在与再沸器管程局部接触的部位, 可能达到比170℃更高的温度, 这时溶剂就会开始分解。同理, 回收塔内为第二富溶剂, 主要成分为苯和溶剂, 回收塔容易受到进料量、塔顶压力等因素的影响而产生波动, 在波动的过程中, 再沸器出口温度能达到190℃, 这就加大了溶剂的分解速度。

在生产操作中, 将汽提塔塔底温度控制在160℃, 回收塔底温度为165℃, 进一步调节回收塔的操作, 避免波动使回收塔超温。

4.2 防止氧气进入系统

在装置的日常生产过程中, 进行以下作业时, 会将氧气带入到系统中:汽提塔的回流罐D706顶设置有D707, 用来加入多效工艺液, 每次添加后, 管线内就会残存空气;回流罐D706顶放空管线与总厂低压瓦斯管网相连, 如有设备故障, 低压瓦斯不能外排, 网管压力升高, 气体窜入回流罐D706中;回收塔的回流罐顶放空管线, 经过改造后与地下溶剂罐相连, 当地下溶剂罐内液面升高, 必须处理时, 打开罐顶人孔盖子, 空气就会进入罐中;水系统定期补水时, 由于条件所限, 需要临时接皮带, 皮带内的空气会直接进入系统。

实际操作中, 回流罐D706和D708顶的氮气补压阀应该常开, 一方面是保持系统压力, 另一方面是为了将系统与外界隔开, 避免外界气体进入;弃用皮带接管线进行补水操作的方法, 恢复原脱氧水管线, 这样补水操作就在相对密闭的环境中进行, 有效避免空气进入;定期用氮气对溶剂储罐、添溶剂管线和补水管线进行气体置换;另外在开停工时, 都要注意管线、设备的密封保护, 防止空气介入。

4.3 防止氯离子进入系统

氯离子的来源, 通常是由再沸器、冷却器、原料中带水及系统补充的循环水带入。为防止氯离子对环丁砜的影响要注意以下几点: (1) 密切注意各塔液位的变化, 严格监视再沸器、冷却器是否有泄漏, 如有泄漏情况, 立即将该设备切除, 并尽快修理; (2) 严防原料中带水。一方面要加强原料罐的脱水工作, 从源头把住带水关, 另一方面加强预分馏塔的回流罐切水, 防止回流带水进入抽提系统; (3) 系统循环水不足时, 需补入新鲜的除氧水, 补入的除氧水应根据系统中总的循环水量而定。

4.4 防止溶剂跑损

在生产过程中, 还要防止因为操作不当或设备泄漏造成的溶剂跑损, 增加经济损失。所以, 操作时, 应注意观察抽提系统各塔底液面的变化情况, 如设备发生了泄漏, 塔底液位下降, 此时, 应根据生产状况, 对有关溶剂的工艺流程中的设备和泵进行注意检查, 并采取适当的措施。

5 结语

在苯抽提操作中, 由于氧的进入, 会导致环丁砜劣化, 进而给生产带来诸如环丁砜消耗增加、系统出现腐蚀、溶剂颜色变深、换热器和塔盘堵塞、抽余油芳烃含量升高等不良影响, 因此环丁砜在抽提操作中必须采取适当的保护措施。严格控制操作温度, 避免与空气中氧接触和避免与循环水中氯离子接触, 适量添加多效工艺液, 可有效降低环丁砜溶剂的老化分解速度, 延长溶剂的使用寿命。环丁砜的劣化与空气、添加剂、原料及环丁矾本身品质等因素有关不能忽视, 还应对其相关系统的工艺、设备、仪表问题进行综合分析和改进。

摘要：环丁砜在工业生产过程中由于高温条件、氧和氯离子、高含水或是操作不当等因素, 会劣化, 造成质量下降, 给生产带来危害。通过对环丁砜性质和劣化原理的分析, 提出控制不同反应部位的温度、防止氧、氯离子进入操作系统等等对策, 来达到保护好环丁砜的目的。

关键词：劣化,温度,氧

参考文献

[1] 谭天恩.化工原理[M].北京:化学工业出版社, 2005:43-47.

[2] 赵仁殿.芳烃工艺学[M].北京:化学工业出版社, 2001: