醇酮尾氣洗滌油的替代研究

邸大鵬，婁　陽，石明彥，呂　潔

中國石油遼陽石化分公司研究院，遼寧遼陽 111003

醇酮生產(chǎn)裝置是遼陽石化分公司尼龍廠精己二酸生產(chǎn)線上的中間裝置，1975年引進(jìn)法國隆伯利公司的生產(chǎn)技術(shù)，采用環(huán)己烷無催化氧化法，以環(huán)己烷作原料，經(jīng)貧氧空氣氧化生產(chǎn)環(huán)己醇和環(huán)己酮的混合物。目前該裝置氧化反應(yīng)產(chǎn)生的高壓尾氣和預(yù)濃縮過程產(chǎn)生的低壓尾氣的主要成分都是含有一定比例環(huán)己烷不凝氣的氮?dú)狻榱嘶厥瘴矚庵械沫h(huán)己烷，生產(chǎn)中采用高壓洗滌塔和低壓洗滌塔對高壓尾氣和低壓尾氣進(jìn)行洗滌，洗滌塔中的洗滌油在常溫下與尾氣逆流接觸，吸收其中的環(huán)己烷不凝氣，回收的環(huán)己烷經(jīng)過簡單處理后作為母液循環(huán)利用。醇酮裝置尾氣洗滌油(奧的克輕油)的消耗量約為40 t/a。筆者利用醇酮尾氣模擬裝置，篩選廉價油劑進(jìn)行尾氣吸收效果評價實驗，以期替代在用醇酮尾氣洗滌油，提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

1　實驗部分

1.1　洗滌油的初步篩選

氣相中的環(huán)己烷被吸收劑(洗滌油)溶解從而轉(zhuǎn)移到液相的過程屬單純的物理吸收過程。吸收劑的選擇通常從以下幾個方面考慮[1]：1)對溶質(zhì)(環(huán)己烷)的溶解度盡可能大，對其余組分的溶解度則盡可能?。?)飽和蒸氣壓盡可能低；3)黏度低，傾點(diǎn)(或凝點(diǎn))低，穩(wěn)定性好，無腐蝕性；4)盡可能無毒、難燃、發(fā)泡性差。

實驗選取了3種醇酮尾氣洗滌油的替代品，分別是環(huán)烷基基礎(chǔ)油(洗滌油A)、環(huán)烷基調(diào)和油(洗滌油B)和石蠟基基礎(chǔ)油(洗滌油C)，對這3種替代油品的物性指標(biāo)進(jìn)行了分析檢測，結(jié)果如表1所示。

表1　洗滌油替代油品分析測試數(shù)據(jù)

選取的3種洗滌油替代油與奧的克油相比，各項指標(biāo)差異不大。其中40 ℃時的運(yùn)動黏度和傾點(diǎn)這2項指標(biāo)對于替代油在裝置中能否投用起決定性作用，運(yùn)動黏度和傾點(diǎn)均在工藝允許范圍內(nèi)，可確保洗滌油投用后洗滌塔的正常運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上只要對3種油品進(jìn)行吸收效果評價，優(yōu)選出吸收效果優(yōu)良的油品即可。

1.2　洗滌油性能評價

采用醇酮尾氣模擬裝置進(jìn)行混合氣配置，并模擬生產(chǎn)現(xiàn)場工況進(jìn)行吸收(洗滌)操作。該套實驗室評價裝置由醇酮尾氣的混合配置系統(tǒng)和吸收系統(tǒng)兩部分組成。

1.2.1混合氣的配置

醇酮生產(chǎn)裝置氧化工段和預(yù)濃縮過程產(chǎn)生的尾氣的組成如表2所示。吸收效果隨壓力的增大而提高，且低壓尾氣中環(huán)己烷的含量較高，因此根據(jù)低壓尾氣的組成進(jìn)行尾氣模擬配置，用于洗滌油效果評價實驗。配氣裝置如圖1所示。

表2　尾氣組成

圖1　模擬配氣裝置

氮?dú)饨?jīng)減壓表降壓至0.1 MPa，通過質(zhì)量流量計控制氮?dú)獾牧髁俊⒌獨(dú)庖砸欢ǖ牧髁拷?jīng)插底管通入裝有環(huán)己烷液體的Parr釜中。Parr釜加熱至70 ℃，通過鼓泡形成氮?dú)夂铜h(huán)己烷的混合氣。配置的混合氣中環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氮?dú)饬髁恐g的關(guān)系如表3所示。

隨著氮?dú)饬髁康脑黾?，混合氣中環(huán)己烷的含量隨之增加，當(dāng)?shù)獨(dú)饬髁繛?00 mL/min時，混合氣中環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值27.6%；氮?dú)饬髁坷^續(xù)增加，環(huán)己烷的含量反而減少。環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.6%時，剛好與醇酮裝置低壓洗滌塔中環(huán)己烷的含量相吻合，因此吸收實驗中將氮?dú)饬髁靠刂圃?00 mL/min，此時混合氣流量為563.6 mL/min。根據(jù)生產(chǎn)廠洗滌塔中的油氣比，確定實驗洗滌油的流量為300 mL/h。

表3　氮?dú)饬髁颗c混合氣中環(huán)己烷含量的關(guān)系

1.2.2吸收系統(tǒng)的設(shè)計

在精餾塔(1 300 mm×29 mm)內(nèi)部裝填高效填料，模擬現(xiàn)場洗滌塔對混合氣中環(huán)己烷的吸收效果進(jìn)行評價。采用雙柱塞計量泵將洗滌油從吸收塔塔頂注入，洗滌油通過填料進(jìn)行充分分散，靠重力作用流入塔底，在此過程中與從塔底通入的混合氣進(jìn)行逆流接觸，混合氣中的環(huán)己烷被洗滌油吸收(富油)，不被吸收組分氮?dú)鈴乃斠莩?。將收集的富油加熱至指定溫度進(jìn)行脫附，脫附后的洗滌油可以循環(huán)使用。吸收評價裝置的簡圖如圖2所示，裝置中θ網(wǎng)環(huán)填料規(guī)格：5 mm×5 mm，比表面積1 180 m2/m3，堆密度 295 kg/m3。

1.2.3醇酮尾氣洗滌油吸收效果評價

吸收評價實驗在常溫及0.1 MPa條件下進(jìn)行。用計量泵以300 mL/h的流量從吸收塔塔頂注入洗滌油，吸收塔底與Parr釜尾氣管相連，混合氣以563 mL/min的流量與洗滌油逆流接觸，尾氣由塔頂逸出。系統(tǒng)穩(wěn)定后，每隔30 min對尾氣進(jìn)行采樣分析，采用安捷倫19095W-123氣相色譜測定尾氣中環(huán)己烷的含量，柱溫70 ℃，進(jìn)樣口溫度150 ℃，進(jìn)樣量80 μL， 柱流速2 mL/min，TCD檢測器溫度250 ℃。

2　結(jié)果與討論

采用不同洗滌油時，尾氣中環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表4所示。塔中只有填料無洗滌油時，尾氣中環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%，說明填料對過飽和混合氣中的環(huán)己烷的凝析具有一定的促進(jìn)作用；采用洗滌油C時，尾氣中環(huán)己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0.83%，說明洗滌油C對環(huán)己烷具有良好的吸收作用，但不能達(dá)到完全吸收的效果，吸收率為97.00%；奧的克輕油、洗滌油A、洗滌油B這3種洗滌油能夠全部吸收混合氣中的環(huán)己烷，吸收率達(dá)到100%。因此選擇洗滌油A或洗滌油B作為奧的克輕油的替代品是可行的。

3　結(jié)論

采用氮?dú)夂铜h(huán)己烷配置混合氣，模擬醇酮生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的尾氣，通過吸收塔對混合氣進(jìn)行吸收效果評價。實驗結(jié)果表明洗滌油A和洗滌油B都能夠完全吸收尾氣中的環(huán)己烷。洗滌油A的價格為16 300元/t，洗滌油B的價格為16 600元/t，從價格方面考慮建議選用洗滌油A。近年來奧的克輕油價格最高達(dá)到18 900元/t，洗滌油A比奧的克輕油便宜2 600元/t，按40 t/年的需求量計算，可為企業(yè)節(jié)約資金10萬元/年。

[1]姚玉英，陳常貴，曾敏靜，等.化工原理：下冊 [M].天津：天津大學(xué)出版社，1999:77.