崔繼峰，胡仰棟

（1.中國海洋大學化學化工學院，山東青島 266000；2.勝利油田中勝環(huán)保有限公司，山東東營 257000）

石油磺酸鹽是三次采油技術首選的表面活性劑。它具有界面活性強、與原油配伍性好、水溶性好的優(yōu)點，并且生產工藝簡單，成本較低[1-3]。

中勝環(huán)保有限公司生產的石油磺酸鹽產品是通過用液態(tài)三氧化硫磺化常壓或減壓寬餾份原料油制備得到的。在生產中，當以三氧化硫為磺化劑合成石油磺酸鹽時，為了避免磺化反應過于劇烈，保證反應進程可控，采用1，2-二氯乙烷作為溶劑對液態(tài)三氧化硫進行稀釋，溶劑與三氧化硫質量比為3:1。此外，由于含環(huán)烷烴（或芳烴）組份較多的油品粘度較高，在較低溫度時，不加溶劑的反應物料流動性差，不利于反應物料在反應器內的混合，因而，對原料油也采用溶劑1，2-二氯乙烷進行稀釋，溶劑與原料油的質量比為1:1。Bordwell[4]的研究表明三氧化硫與1，2-二氯乙烷的反應是極慢的，在室溫下經過4 天時間僅有3 %的三氧化硫發(fā)生反應，因此在實際生產中1，2-二氯乙烷損耗量很小。為了節(jié)約溶劑成本，在生產中必須對溶劑1，2-二氯乙烷進行回收利用。

回收得到的1，2-二氯乙烷粗品中含有少量水及幾種烴類雜質，將其作為溶劑稀釋三氧化硫時，雜質會與三氧化硫發(fā)生劇烈反應，不僅損耗三氧化硫，而且容易引起安全事故。所以，回收得到的1，2-二氯乙烷其質量分率必須達到0.999，這樣的要求對于精餾操作是比較苛刻的，在現有生產參數下難以達到此要求。本文利用AspenPlus 軟件對其現有精餾工藝進行模擬分析，并提出合理的工藝改進方案。

1 現有工藝流程模擬

1.1 現有工藝流程

圖1 1，2-二氯乙烷精餾系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of 1,2-dichloroethane distillation system

1，2-二氯乙烷精餾系統(tǒng)由一塔T1（不規(guī)整填料塔）和二塔T2（規(guī)整填料塔）組成，流程（見圖1）。粗1，2-二氯乙烷先進入一塔（T1）后塔底流出物經緩沖罐（B）進入塔二（T2）。一塔中，1，2-二氯乙烷和水形成共沸物，塔頂餾出少量水和1，2-二氯乙烷以及其他低沸點雜質，塔底為1，2-二氯乙烷、重組分未磺化油和高沸點雜質。進入二塔，1，2-二氯乙烷作為輕組分從塔頂餾出，塔底為高沸點雜質。

1.2 現有工藝流程模擬分析

經一塔分離出去水和輕組分雜質后的物料經液相色譜儀分析仍含有數十種烴類雜質，其中與1，2-二氯乙烷沸點（83 ℃）最接近的是3-甲基己烷，（沸點92 ℃），其次是甲基環(huán)己烷等其他重組分雜質，因此在對二塔進行模擬分析的時候只需模擬1，2-二氯乙烷和3-甲基己烷的分離即可。

分別對兩個塔T1 和T2 在現有工況條件下進行了模擬計算。共沸塔T1 和精餾塔T2 的工藝條件及計算結果（見表1）。

表1 T1 和T2 的現有工藝參數及模擬計算結果Tab.1 The existing process parameters and the result of simulation calculation of T1 and T2

由表1 中的模擬結果可知，常壓下，T1 的共沸溫度71.8 ℃，1，2-二氯乙烷質量組成含量為91.9 %，這與現場數據一致，并與1，2-二氯乙烷和水的共沸組成相吻合。綜上可見，T1 現有工況模擬結果可以達到共沸點。

T2 中塔頂1，2-二氯乙烷質量組成在0.981 ～0.986，不能達到0.999，所以現有工況的模擬結果未能達到所要求的標準，這與實際生產中的結果是一致的。因此想要提高溶劑純度，需對二塔進行進一步的模擬分析，提出對二塔的改進方案。

2 T2 二塔分離過程模擬分析

由于塔頂產品純度要達到0.999，要對現有裝置進行改造，在塔體不動情況下，需要對該塔的進料位置、回流比的影響及塔板數和回流比的關系進行模擬分析。三種模擬情況下的工藝參數（見表2）。

表2 T2 分離過程模擬的工藝參數Tab.2 Process parameters of separation process simulation of T2

2.1 進料位置對產品純度的影響

改變進料位置，1，2-二氯乙烷含量隨進料位置的變化曲線（見圖2）。

圖2 1，2-二氯乙烷含量與進料位置的關系曲線Fig.2 Profiles of 1,2-dichloroethane content and feed position

從圖2 中可以看出，1，2-二氯乙烷的含量隨進料位置的增大先增大后減小，進料位置在第40 塊板時，其含量最高。

2.2 回流比對產品純度的影響

改變回流比，二氯乙烷含量隨回流比的變化曲線（見圖3）。

從圖3 中可以看出，1，2-二氯乙烷含量隨回流比的增大而增大，在回流比為4.5 時達到0.999 以上。從圖3 還可看出，對本文所分析的物系，因兩種組分沸點差較小（約9 ℃），塔頂產品純度與回流比高度相關，當純度從0.990 增加到0.999 時，回流比增加超100 %。此結論對類似體系的精餾操作有借鑒意義。

圖3 1，2-二氯乙烷含量與回流比的關系曲線Fig.3 Profiles of 1,2-dichloroethane content and feed position

2.3 塔板數和回流比的關系

模擬分析中，始終保持1，2-二氯乙烷的質量含量在0.999 0，調整塔板數和回流比的大小，塔板數和回流比的變化曲線（見圖4）

圖4 塔板數和回流比的關系曲線Fig.4 Profiles of stage number and reflux ratio

3 模擬結果與試驗結果的對比

依據上述模擬結果，作者對現場裝置安排了三組試驗，結果（見表3）。試驗在塔底進料的條件下進行。從表3 看出，塔頂產品純度隨回流比增加而增加，且與模擬結果基本一致。

4 結論及建議

（1）對一塔按現有工況的工藝參數進行模擬分析，模擬所得結果與實際組分的共沸點和共沸組成基本一致，在生產中一塔不存在問題，無需改進。但對二塔，在現有的工況條件下，無論是在實際生產中還是在模擬分析結果中，都不能使二氯乙烷的含量達到0.999 上。

表3 模擬結果與試驗結果對比Tab.3 Comparison between experimental and simulation results

（2）通過對二塔進行分離過程模擬分析，得出提高1，2-二氯乙烷純度的改進方案：進料位置為40，回流比4.5。

（3）對沸點差較小的體系，當產品純度要求較高時，需要較高的回流比；當理論板數超過60 時，通過增大理論板數來降低回流比是不合適的。

（4）本文模擬結果與試驗結果進行了對比，對于1，2-二氯乙烷精餾提純操作，增大回流比，的確可以提高產品純度，模擬結果和試驗結果基本吻合。

［1］ 張路，羅瀾，李宗琦，等.復合驅油體系與勝利原油間的動態(tài)界面張力特性［J］.油田化學，2001，18（1）：67-70.

［2］ 牟建海，李干佐，徐桂英.ASP 復合驅油體系瞬時界面張力的研究［J］.高等學?；瘜W學報，1999，10（11）：1776-1780.

［3］ Hisham A，Nasr E D，Kevin C T. Dynamic inter-facial tension of crude oil/alkali/surfactant systems［J］.Colloids and Surfaces，1992，66:23-37.

［4］ Bordwell F G，Crosby G W.Sulfonation of olefins.VII.Sufonation of 1，1-dipheny1-2-methy1-propene［J］.J Am Chem Soc，1956，78（20）：5367-5371.