摘要：本文首先介绍了针对引进技术的甲乙酮装置在工艺水处理单元生产时出现的问题进行改进，通过所得实验数据进行分析，最终确定工艺水处理改造方案，并取得了良好的效果，从而使工艺水处理应用技术又得到进一步推广。
关键词：甲乙酮；工艺水处理；改造
本文所分析的某石油化工厂甲乙酮生产装置是引进国外先进生产工艺，其中主要反应是正丁烯直接水合法生成仲丁醇（SBA）。此工艺采用磺酸树脂做为磺化剂，在一定温度范围内，高压下正丁烯与水直接水合生成SBA，此工艺特点是催化剂热稳定性好，水解生成磺酸基团倾向小，产品与催化剂易分离，设备腐蚀小，但由于树脂在反应过程中有一定数量SO32-离子脱落，长期运行对管线设备仍具有腐蚀性，因此必须把SO32-离子除去。
一、甲乙酮概述
甲乙酮（简称MEK）又名甲基乙基酮、2-丁酮，是一种优良的有机溶剂，具有优异的溶解性和干燥特性，其溶解能力与丙酮相当，但具有沸点较高，蒸汽压较低的优点，无色透明液体，有类似丙酮气味，易挥发，能与乙醇、乙醚、苯、氯仿、油类混溶。溶于4份水中，但温度升高时溶解度降低。能与水形成共沸混合物（含水11.3%），共沸点73.4℃（含丁酮88.7%）。相对密度（d204）0.805。凝固点-86℃，沸点79.6℃。折光率（n15D）1.3814，闪点1.1℃。低毒，半数致死量（大鼠，经口）3300mG/kG。易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.81%～11.5%（体积）。高浓度蒸气有麻醉性。
甲乙酮是一种性能优良的溶剂，如用于润滑油脱蜡、涂料工业及多种树脂溶剂、植物油的萃取过程及精制过程的共沸精馏，其优点是溶解性强，挥发性比丙酮低，属中沸点酮类溶剂。还广泛应用于涂料、炼油、染料、医药工业、润滑油脱蜡、磁带、印刷油墨等领域。甲乙酮沸点适中，溶解性能好，挥发速度快，稳定、无毒，在酮类溶剂中的重要性仅次于丙酮。它还是一种重要的有机合成原料，用以合成甲乙酮过氧化物，是制备香料、抗氧化剂以及某些催化剂的中间体。
甲乙酮还是制备医药、染料、洗涤剂、香料、抗氧化剂以及某些催化剂的是中间体，合成抗脱皮剂甲基乙基酮肟、聚合催化剂甲基乙基酮过氧化物、阻蚀剂甲基戊炔醇等，在电子工业中用作集成电路光刻后的显影剂。
二、工艺水处理概况
工艺水处理就是将反应系统的工艺水进行离子交换处理，除去SO32-和Fe2+/Fe3+然后返回反应器循环使用。
1、设计要求。某石化公司甲乙酮工艺水设计要求为：工艺水处理入水：电导率470μs/cm，SO32-含量70mg/l，Fe2+/Fe3+含量≤2mg/l，再生周期96h；工艺水处理出水：电导率≤10μs/cm，SO32-含量≤1mg/l，Fe2+/Fe3+含量≤0.1mg/l，再生周期96h；从中可看出工艺水处理要求的出水电导率较低，只有10μs/cm。
电导率是水的导电能力大小的标志，它反映了水中含盐量的多少。含盐量越少，电导率越低。
2、反应机理。该装置采用弱碱性阴离子交换树脂与SO32+进行交换，通过吸附除去SO32+，反应机理如下：
2ROH+SO32-→R2SO3+2OH
此反应在阴离子交换树脂固定（简称阴床）床中进行。
3、反应效果。装置投入运行后，通过表1中数据可看出，虽然采用装置在一定程度上除去了SO32-离子，但仍存在以下问题：1）固定阴床出口压降高，水系统运行不畅，影响反应效果，每8小时必须拆除清洗喷嘴2次，人工费增加。2）再生周期时间短，严格来说再生周期不到24h，耗碱量大。3）耗水量大，由于固定床压降高，喷嘴堵塞，运行中经常排水，冲洗喷嘴，因此造成大量水损耗。
表1
4、问题分析。针对以上问题，对导致上述原因进行具体分析：
1）由于工艺水直接与生产过程中的树脂催化剂、丁烯、仲丁醇等物质接触，水中的杂质会不断增加，水中不但有SO32-、Fe3O4、SBA，还有碎固体催化剂等杂质，工艺水经过工艺水处理装置后，水中的碎催化剂等杂质，在经过喷嘴和交换树脂床层时，就被截留，使喷嘴和床层的阻力降增加。
2）由于反应器出来的催化剂颗粒呈酸性，易使固定床的碱性树脂中和，受到污染，受污染后难于清洗和彻底再生，使树脂交换能力大幅度下降，运行周期性短。
3）由于工艺水中携带一部分金属离子成份，系统没有脱除手段，使金属离子浓度随运行时间而增加，导致出水电导率高。
三、改造内容与效果
1、改造内容。针对以上原因分析，决定在原阴床前加一台固定床阳离子交换器（简称阳床），采用POROLITE C150型强酸大孔树脂，该树脂有非常优秀的化学物理稳定性及热稳定性，作为工艺水的前置处理。该阳床有以下作用：1）起过滤作用：将来水中的碎催化剂及悬浮物等杂质过滤出去，减少后续装置的堵塞。2）脱除水中金属阳离子。3）截留反应器出水中的SBA等有机物（由于该树脂抵抗有机物的污染物能力较好）延长后面阴床使用周期。
2、改造前后的工艺流程。
改造前：
改造后：
注：因工艺水温度很高，在90℃左右，如果选择体内再生，两个阳床必须都为不锈钢材质，投资费用大，为降低投资费用，阳床采用体外再生，即采用普通碳钢衬胶的树脂再生系统，而阳床仍采用不锈钢材质，再生时，需将阳床中温度降下来，才能移至再生罐再生。
3、改造效果见表2：从表2与表1相比较，改造后有以下效果。
1）运行出水质量大幅度提高，电导率均小于10μs/cm，达到设计要求。
2）运行周期加长，由原来的72h提高到280～360h，碱单耗下降。
3）阳床压降由10～40N/cm2降至1N/cm2，压差下降。
从根本上解决了阳床喷嘴堵的问题，降低了工人劳动强度。
表2
四、经济分析
直接效益：
1、年节约碱费用：6t×2000元/t=12000元
2、年节约水费用：1500t×6元／t=9000元
3、年节约人工费用：50000元
合计71000元。
该工程总投资20万元，投资回收年限约3年。
间接效益：使甲乙酮产品产量由8000t/a提高到10000t/a。
五、结语
甲乙酮（methyl ethyl ketone，简称MEK，分子式C4H8O）又名甲基乙基酮、2-丁酮，是一种优良的有机溶剂，具有优异的溶解性和干燥特性，溶解能力与丙酮相当，具有沸点较高、蒸汽压较低的优点，对各种天然树脂（如樟脑、松香等）、纤维素酯类（如硝化纤维素、醋酸纤维素等）、合成树脂（如酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂等）具有良好的溶解性能。此外，甲乙酮可与多种烃类溶剂互溶而不影响其固含量和黏度。由于甲乙酮分子中含有羰基，既可被氧化也可被还原，所以它还能作为有机合成原料的中间体用于生产氧化甲乙酮、甲乙酮肟、甲基甲紫罗兰酮等化工产品，广泛应用于油漆、涂料、炼油、染料、医药、润滑油脱蜡、磁带、印刷油墨等领域。
参考文献：
[1]吕咏梅.甲乙酮生产与发展[J].精细石油化工进展，2014（10）：6-9．
[2]宋业林.化学水处理技术[J].中国石化出版社，2014.
[3]王立峰，夏重光.甲乙酮生产中工艺水处理单元的改造与应用[J].当代化工研究，2014（02）.
论文作者:汪忠成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：甲乙论文; 工艺论文; 树脂论文; 水处理论文; 催化剂论文; 电导率论文; 喷嘴论文; 《基层建设》2019年第12期论文;