乙腈法抽提丁二烯装置工艺优化及节能措施

吕坤

（辽阳辽化亿方石油化工有限公司金兴化工厂，辽宁辽阳 111003）

某厂丁二烯装置采用乙腈（ACN）法生产高纯度的1,3-丁二烯，原料混合C4 来自上游石化公司裂解装置脱丙烷塔釜。装置设计35 kt/a 丁二烯，负荷低，能耗大是装置一直存在的问题。丁二烯聚合速度与温度有关，因此针对乙腈法丁二烯装置提出工艺优化方案，降低系统操作温度，延长装置运行周期，减少系统排放，提高装置收率；
同时提出节能改造措施，降低装置能耗。

装置采用乙腈法生产丁二烯，依据在C4 馏分中加入一定量的乙腈，改变各组分间的相对挥发度这一原理，通过丁二烯萃取精馏和炔烃萃取精馏2 级萃取精馏的方法，除去C4 中的丁烯、丁烷，及C4 炔烃（乙烯基乙炔、1-丁炔、2-丁炔），得到粗丁二烯，再经2级精馏除去C5等重组分及丙炔，最终得到聚合级的丁二烯[1]。工艺流程见图1。

图1 工艺流程Fig 1 Process flow of butadiene production unit

2.1 解析塔灵敏板温度优化

根据装置实际运行情况，解析塔灵敏板温度的好坏，直接影响产品丁二烯品质，故对其进行优化。控制解析塔灵敏板温度分别在117、118、119、120 ℃下，观察除炔塔塔顶凝液组分的变化情况。进行对比分析，找出不同温度下，优化的除炔塔顶凝液各组分。表1为解析塔灵敏板不同温度下，除炔塔顶凝液的平均组分。

表1 解析塔灵敏板温度与除炔塔顶凝液组分的变化Tab 1 Analysis of the change of temperature of sensitive plate and condensate composition at the top of deacetylene column

由表1可知，在保证炔烃萃取塔塔顶压力相对稳定的情况下，将解析塔灵敏板温度控制在(119±1)℃，此时侧线抽出中的乙烯基乙炔的质量分数控制在20%～30%，除炔塔顶丁二烯的质量分数控制在4%～6%[2]。减少了副产品重组分中丁二烯的含量，提高了主产品丁二烯的收率。

2.2 脱轻塔工艺参数优化

脱轻塔塔顶排放主要成分为丁二烯和丙炔。根据多年的实际运行经验，通过优化丁二烯装置脱轻塔塔顶压力、塔顶温度和塔釜温度等措施，可减少脱轻塔排放，提高装置收率。表2为脱轻塔工艺参数优化前后对比。

表2 脱轻塔工艺参数优化前后对比Tab 2 Comparison of process parameters of lightnessremoving column before and after optimization

由表2可知，优化后，降低了脱轻塔的操作压力和温度，延长脱轻塔运行周期，从原来的6个月延长至20 个月，同时对脱轻塔排放中丙炔含量进行控制，质量分数由原来的10%左右控制到30%左右，效果显著，丁二烯相对收率提高了1.13%。

2.3 萃取塔回流量与腈烃比优化

回流是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产中经常用改变回流比来调节、控制产品品质。在装置提负荷过程中，萃取塔压差增加较明显，制约了装置实际处理量。通过摸索，提出适当加大萃取塔回流量，合理减少腈烃比的方式来减少萃取塔压差。表3为萃取塔不同负荷下回流量与腈烃比及压差。

表3 不同负荷下回流量与腈烃比及压差Tab 3 The reflux ratio of nitrile-alkene ratio and pressure difference under different loads

由表3 可知，优化后，装置萃取塔压差降低，即塔负荷降低，提高了塔的操作弹性。

3.1 水 耗

装置生产过程中产生的热水，除了给装置提供热量外，多余部分排掉。冬季时，车间将此部分热水引入暖气系统，回收热量后引入循环水场，作为补加新鲜水，降低了采暖费用的同时降低新鲜水单耗，每小时可节约用水3.5 t。

装置部分机泵采用屏蔽泵。夏季时，屏蔽泵以往采用新鲜水进行降温。改造后，采用装置自产的冷凝水，其温度为35 ℃。减少了新鲜水用量，每小时可节约冷却用水4.3 t。

全年可节约用水16.85 kt，节约费用5.96万元。

3.2 电 耗

原设计装置采用离心泵。改造时将1台离心泵更换为屏蔽泵。平时装置正常运行时，采用屏蔽泵运行；
开车期间采用离心泵运行。屏蔽泵相对于离心泵在用电量少，运行更安全，减少了电消耗，可节约用电67.7 kW/h。

装置共有2套循环水场，在凉水塔顶部采用风机给循环水降温。改造后，2#循环水场改为水轮机。水轮机采用永动机原理，相对于风机节省电耗。通过改造，电耗由87 kW/h降低至72 kW/h。

装置地处北方，冬季时，可根据装置负荷情况，在保证装置平稳运行的前提下，适当停止冷冻机组运行，每年冷冻机机组大约可停3个月，可节约用电14.85 MW。全年可节约用电739.30 MW，节约费用41.4万元。

3.3 汽 耗

装置蒸汽消耗大，一直是困扰装置运行的难题。2013年对装置3台再沸器进行改造，改变再沸器加热方式。将再沸器由原来在换热器出口控制方式改为换热器的蒸汽入口控制。表4 为改造前（2013年）和改造后（2014－2016年）装置蒸汽消耗进行对比。

表4 改造前后蒸汽消耗对比Tab 4 Comparison of steam consumption before and after modification

由表4可知，改造后虽然经过大检修，对换热器进行清洗后换热效果好，但随着运行时间的增长，换热器换热效果下降的情况下，仍然减少了蒸汽消耗。蒸汽单耗由改造前的4.5～5.2 t/t减少到改造后的3.2～4.3 t/t[3]。则全年可节约蒸汽约16.32 kt，节约费用194.65万元。

通过对装置进行工艺参数的优化，可有效提高产品丁二烯的收率，增强操作弹性，丁二烯由原来的合格品提升到优级品。针对装置能耗较大的现象，提出改造方案，降低装置能耗，达到了改造的目的，全年可节约用水、用电和用汽分别为16.85 kt、739.30 MW 和16.32 kt，节约费用242.01万元。