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。
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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料的酸性。调整后，二甲苯塔底C9的采出频率为每2d采出一次，每次采出2t。经化验分析，二甲苯塔底C9中的环丁砜实际含量降至150mg/L以下。最后可以将罐区的一部分C9混对进加氢汽油进行回炼，以保证芳烃的收率和提高二甲苯塔底的C9采出量。
在芳烃抽提系统中，环丁砜对设备的腐蚀是不可避免的现象，但我们可以采取降低环丁砜中杂质的含量、严格控制温度、优化加注方法等措施，降低环丁砜的劣化速度，减少环丁砜溶剂酸性物质的含量，从而减轻其对芳烃抽提设备的腐蚀。
参考文献：
[1]赵民．芳烃抽提装置溶剂环丁砜劣化因素探讨【J】．石油炼制与化工，2014，25（5）：44—48．
[2]吴太．精馏设计、操作和控制【M】．北京：中国石化出版社2014：26—33．
论文作者:吴顺亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/26
标签：环丁砜论文; 芳烃论文; 溶剂论文; 抽提论文; 甲苯论文; 分解论文; 精馏论文; 《基层建设》2019年第7期论文;