顺酐装置中离心机油水比的选择

顺酐装置中离心机油水比的选择

董海军 田?

 (中国石油兰州石化公司助剂厂)

摘要：介绍了顺酐装置中溶剂处理部分的主要工艺流程及设备，探讨了影响富马酸萃取离心机运行的主要因素，对关键的影响因素油水比进行了试验，得到了适合本装置离心机运行的最佳工况。
    关键词：离心机 顺酐 溶剂吸收 油水比
    中图分类号：TQ051.8+4 文献标识码：A 文章编号：0254-6094(2012)02-0154-04
    兰州石化公司20kt/a顺酐装置采用正丁烷氧化、溶剂吸收、批量精馏的顺酐生产工艺。其中溶剂吸收部分的工艺是引进美国HUNTSMAN公司的技术。在装置开工初期，由于溶剂处理部分的离心机不能很好地进行分离，造成装置无法正常运行。在此期间，针对造成离心机分离困难的原因，笔者做了大量的工作，并解决了这些问题。现将其中关于确定离心机运行油水比工况的试验予以记述，以供同行参考借鉴。
    1·工艺流程及设备简述
    HUNTSMAN的溶剂吸收工艺采用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为吸收溶剂来吸收气相顺酐，在负压下解吸出顺酐，溶剂循环进行吸收。溶剂处理系统的目的是通过水(二级脱盐水及部分真空泵冷凝水)萃取溶剂中的水溶性杂质，来净化溶剂品质，以便溶剂持续使用，确保装置持续运行。溶剂当中需要萃取的水溶性杂质主要是富马酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐［1］。
    溶剂处理部分的工艺过程分为萃取(预混罐中)及分离(离心机中)两个部分。这两个过程中，涉及到的关键工艺参数包括:预混罐中的压力、温度、液位、搅拌器转速;离心机的进口压力、出口压力、转速、两相出口流量。具体流程是在萃取预混罐当中按照一定比例进行溶剂与水的混合萃取，萃取结束后，通过氮气压送，将水与溶剂的混合相送入离心机中，利用离心机高速旋转下两相密度的差别进行分离［2～4］。其工艺流程如图1所示。装置采用的离心机是进口设备，其机械构造主体由多层带孔转盘同心组装而成。通过高速旋转，将轻相(水相)和重相(溶剂相)进行分离后，通过不同的管口流出。在实际运行当中，离心机的转速设定为2 050r/min。

             
    2·影响离心机运行的因素
    影响离心机运行的主要因素包括:人为控制因素、设备因素和进料工况因素，这些因素相互影响，制约着离心机的运行［5］。
    2．1人为控制因素
    离心机的操作比较困难，主要是因为该系统对相关参数的控制要求较为严格，进预混罐的溶剂与水的流量必须与出离心机的溶剂与水的流量严格对应。离心机出口的溶剂中含水量要低于2．0%，水相中含溶剂量要低于0．5%。否则由于水当中携带溶剂过多，易造成溶剂损失过大;或者溶剂当中携带过量的水进入系统后生成过多的富马酸等问题。
    在装置开工初期，存在操作人员的熟练程度以及操作手法不统一等问题。这些问题通过两种途径予以解决，一是加强操作人员的技能培训及指导;二是加强相关仪表的调校，通过高精度仪表及自控水平，尽量减少人为因素在装置运行当中的干扰。
    2．2设备因素
    开工初期所遇到的主要问题是维护人员对离心机机械密封的装配程序掌握不够熟练，机械密封的安装存在一定问题，容易导致离心机内部轻相与重相互窜，或者外漏，系统无法维持运行。在经过一定时期的实践后，这个问题也基本得到了解决。设备自身出现的故障较少。
    2．3进料工况因素
    在人为因素及设备因素的问题都基本摸索清楚并解决后，离心机系统的运行还是存在问题，无法维持较长时间的平稳运行。矛盾主要集中在进料工况因素上，在进料工况因素中，包括进料的油水比，进料温度、进料量、溶剂中顺酐及杂质含量、萃取水中的酸含量等条件。经过装置项目组的分析，认为关键环节还是在离心机油水比的控制上，需要对这个环节进行全面的试验，摸索出适合本装置运行的最佳工况。
    3·工况选择试验
    3．1试车方案
    离心机厂家推荐的离心机处理量在6～8t/h，适宜的油水比在2～5之间，笔者总共设计了4种工况(表1)对离心机进行试验。

             
    试验期间其他条件维持在正常稳定的状态。由化验室提供分析支持，予以定时采样分析。此外，为避免分析误差，试车小组借来AnkeTDL-50B试验用离心机1台，定时对样品进行分离测量，将试验结果与化验室分析结果进行对比分析。
    3．2试验记录数据
    在试验期间，由专门的技术人员负责对工艺参数进行记录(表2)，并尽量将各项工艺参数维持稳定。由化验室对样品整点进行采样分析。由于化验室对水相中的含油量分析较为困难，因此水相中油含量的分析主要由装置开工组的人员利用Anke TDL-50B试验用离心机将样品分离后进行测量、计算结果见表3、4。

    3．3试验结果及分析
     在第1种工况下，3∶1的工况从10时一直维持到13时，总共进行了4h，在该过程中离心机的分离效果基本良好，两相的密度差稳定在30．9～32．6kg/m3之间。表3的分析数据显示，溶剂当中的含水量基本在2．0%左右，在工艺允许范围内。表4的分析当中，水相携带的溶剂量在0．5%以下，符合要求。在第2种工况下，油水比为3∶1，处理量为8t，试车时间从14时到16时，共持续了3h。在该过程当中，两相的密度差，从最初的29．6 kg/m3降低到后面的25．8 kg/m3，两相的密度差逐渐变小。从表3的分析数据来看，油相中的含水量从1．49%上升到6．0%左右。表4当中的手工分析数据与化验室的分析数据存在一定误差，但总体上趋势是一致的。同时可以看到，水相中的含油量也是上升的，最高值达到了3．28%。通过现场视镜中观察，油相变得不清澈，比较浑浊，离心机的运转状况无法维持。
    在第3种工况下，油水比为5∶1，处理量为6t。试车的时间为17时到18时。在该过程中，油水相的密度差只有15．0 kg/m3，两相密度差过小。在表3的分析数据中油相中含水量在6．5%，在表4的手工分析数据中，水相当中的含油量也大幅度上升，达到5．03%。两相出现严重的水带油，油带水的情况，操作无法维持。
    第4种工况，将油水比调为2∶1。在此过程中，油水相的密度差为27kg/m3左右，密度差较为合理。但两相分离不好，也是出现油带水、水带油的情况。在表3中可以看到，油相的水含量为6%，而在表4中水相的含油量达到5．8%，超过了工艺允许的范围，无法维持正常的操作。
    通过4种工况的试验对比，可以看到油水比在3∶1时，离心机的运行工况较佳，过大或过小的油水比，都不利于离心机的分离。在此条件下，两相能保持一个较为理想的密度差，易于离心机的分离。
    同样在3∶1的工况下，6t/h的运行条件要优于8t/h。虽然更大的处理量能增加单位时间内的溶剂再生量，提高溶剂品质，但由于无法维持长期运行，所以总体而言6t/h的处理量更利于装置的运行。
    4·结论
    4．1影响离心机正常运行的因素主要是人为控制因素、设备因素及进料工况因素。其中，油水比是较为关键的因素。
    4．2本装置离心机在油水比3∶1左右，处理量6t/h左右的工况下运行较为适宜，分离状况较好。过高的处理量，或者过大、过小的油水比都不利于分离。
     4．3在后期的运行当中，通过熟悉工艺及摸索条件，逐步将油水比提高到了4∶1左右，减少了装置的污水排放量。
参考文献
［1］韦贵朋，铁新华．顺酐回收工艺技术进展［J］．河南化工，2006，23(7):6～7．
［2］杨义谟．ALMA生产顺酐工艺［J］．辽宁化工，1999，28(1):13～15．
［3］李勇，杨帆．有机溶剂回收顺酐工艺中溶剂精制方法的改进［J］．化工中间体，2010，6(7):55～58．
［4］陈胜利．顺丁烯二酸酐回收新工艺研究［D］．天津:天津大学，1991．
［5］罗志海．顺酐溶剂吸收装置中影响离心机分离效果的因素分析［J］．化学工程与装备，2009，(11):67～69．