鄭睿(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

0 引言

雖然，環(huán)丁砜是芳烴抽提工藝中的理想溶劑，但其劣化腐蝕問題卻不容忽視。環(huán)丁砜的性能穩(wěn)定性，將會深刻影響芳烴抽提裝置的運行安全，更會對芳烴抽提有效性造成影響。為此，相關(guān)工作人員需要不斷改進石油化工領(lǐng)域的芳烴抽提工藝，著力提高環(huán)丁砜的使用安全性，為有效緩解和控制環(huán)丁砜劣化做好充足準(zhǔn)備。

1 芳烴抽提與環(huán)丁砜概述

芳烴抽提即芳烴萃取，是一種基于萃取劑實現(xiàn)芳烴分離的液-液萃取過程，烴類混合物是芳烴抽提的原料。這一反應(yīng)主要被應(yīng)用在催化重整和輕質(zhì)芳烴回收當(dāng)中。目前，芳烴抽提的工業(yè)方法主要分為抽提蒸餾法、吸附分離法和溶劑液-液抽提法三種類型，在芳烴抽提過程中萃取劑的選用合理性將會直接影響萃取成效。在實踐中，最為常見也最具實用性的芳烴抽提溶劑就是環(huán)丁砜，從上世紀(jì)六十年代開始，這種物質(zhì)就已經(jīng)作為抽提溶劑應(yīng)用于芳烴抽提中。環(huán)丁砜是一種可溶于水的無色澄清液體，其化學(xué)式為C4H8O2S，屬于非質(zhì)子極性溶劑，幾乎能與所有有機溶劑混溶。這種物質(zhì)具有良好的熱穩(wěn)定性和pH值穩(wěn)定性，能與氯反應(yīng)也能與鈷和硼的化合物形成絡(luò)合物。作為芳烴抽提溶劑，環(huán)丁砜表現(xiàn)出了選擇性好、穩(wěn)定性高、溶解能力強和沸點高、便于貯運的優(yōu)勢[1]。

2 芳烴抽提中的環(huán)丁砜劣化分析

對于芳烴抽提工藝而言，環(huán)丁砜無疑是理想溶劑，但在工業(yè)生產(chǎn)過程中環(huán)丁砜劣化腐蝕問題卻極難規(guī)避，而引起環(huán)丁砜劣化的原因如下。

2.1 受熱分解

雖然，環(huán)丁砜的沸點和穩(wěn)定性都相對較高，但這并不代表它不會受熱分解。在真空環(huán)境或正常操作之下，環(huán)丁砜的分解速率極慢且?guī)缀醪粫μ间撛斐筛g，但當(dāng)溫度高于180 ℃時，會導(dǎo)致該物質(zhì)分解速率加快，若溫度超過230 ℃則環(huán)丁砜會出現(xiàn)非常明顯的受熱分解情況。從中不難看出，操作環(huán)境溫度與環(huán)丁砜分解速率成正比。當(dāng)環(huán)丁砜受熱分解時，會產(chǎn)生二氧化硫，該物質(zhì)與水、游離氧反應(yīng)后可形成硫酸，進而腐蝕設(shè)備；硫酸還能造成芳烴抽提系統(tǒng)整體的pH值下降，將加速環(huán)丁砜劣化。

2.2 氧化分解

氧化分解也是環(huán)丁砜劣化的主要原因之一，氧氣是造成環(huán)丁砜穩(wěn)定性和實用性下降的“元兇”。通常來說，造成芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的氧氣主要來自原料溶解氧、水中游離氧和真空系統(tǒng)泄漏氧，它們能夠與環(huán)丁砜之間發(fā)生氧化反應(yīng)推動該物質(zhì)的氧化分解。基于氧化分解，同樣可以形成二氧化硫，還可形成丁烯醛。在芳烴抽提過程中，環(huán)丁砜氧化分解后生成的二氧化硫可繼續(xù)與游離氧、水分子發(fā)生反應(yīng)，最終形成硫酸加速環(huán)丁砜劣化并腐蝕設(shè)備；而環(huán)丁砜氧化分解出的丁烯醛則會在遇氧反應(yīng)后形成羥酸，造成設(shè)備腐蝕，更會形成聚合垢造成管線阻塞。在系統(tǒng)運行過程中，含氧量越高，越容易引發(fā)化學(xué)反應(yīng)、增加酸性物質(zhì)含量，所以含氧量與腐蝕程度呈正比關(guān)系。

2.3 水解反應(yīng)

水解同樣是造成環(huán)丁砜劣化的主要原因物質(zhì)雖然可溶于水，但當(dāng)水含量超標(biāo)時，會造成環(huán)丁砜凝點下降，更會影響環(huán)丁砜的熱穩(wěn)定性和pH值。基于水解反應(yīng)，可借由環(huán)丁砜生成硫磺，它將對溶劑的pH值造成影響，更能與單乙醇胺反應(yīng)形成硫酸鹽造成設(shè)備腐蝕和堵塞。在實際應(yīng)用過程中，芳烴抽提裝置中的溶劑含水量越高，越容易造成環(huán)丁砜水解，其劣化風(fēng)險和腐蝕力就越強。

2.4 氯離子與環(huán)丁烯砜干擾

在芳烴抽提系統(tǒng)當(dāng)中，氯離子也會對環(huán)丁砜造成干擾。在系統(tǒng)當(dāng)中，若出現(xiàn)循環(huán)水冷卻器泄漏，則循環(huán)水藥劑當(dāng)中可能會夾帶氯離子，當(dāng)它們與環(huán)丁砜發(fā)生反應(yīng)后會產(chǎn)生酸性介質(zhì)。這種物質(zhì)在高溫下易與銹渣、烯烴產(chǎn)生反應(yīng)，將形成聚合物堵塞設(shè)備管線，更會導(dǎo)致腐蝕，將進一步加劇環(huán)丁砜劣化。在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，環(huán)丁烯砜也是芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的主要干擾因素，環(huán)丁烯砜是生產(chǎn)環(huán)丁砜的原料，若原料質(zhì)量不佳或工藝流程不正確，就會導(dǎo)致環(huán)丁砜性能和穩(wěn)定性下降，那么出現(xiàn)劣化的幾率也就會隨之升高。在實踐中，環(huán)丁烯砜極容易受高溫影響，當(dāng)反應(yīng)溫度大于180 ℃時，該物質(zhì)容易出現(xiàn)氧化分解、水解等情況，將產(chǎn)生酸并催化環(huán)丁砜水解，使環(huán)丁砜劣化程度提升。在芳烴抽提過程中，環(huán)丁砜中反應(yīng)不完全的環(huán)丁烯砜含量越高，越容易導(dǎo)致系統(tǒng)酸性加強，引發(fā)和加劇環(huán)丁砜劣化的概率也會因此而提高。

3 環(huán)丁砜劣化帶來的影響

在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是芳烴抽提過程中，環(huán)丁砜發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。當(dāng)環(huán)丁砜在芳烴抽提裝置當(dāng)中出現(xiàn)劣化情況時，會影響芳烴抽提流程的正常推進，更會對抽提質(zhì)量、效率與安全造成影響。為此，本文對芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的造成的影響進行了簡要分析。

3.1 影響芳烴抽提效果

對于芳烴抽提而言，最為常見的抽提方法是溶劑液-液抽提法，所以在芳烴抽提過程中溶劑的實用性將會直接影響抽提質(zhì)量。選取芳烴抽提溶劑時，最為基礎(chǔ)的條件有三：其一是芳烴溶解力高；其二是芳烴選擇性高；其三是溶劑與原料烴密度差異大。在此基礎(chǔ)上，芳烴抽提溶劑還應(yīng)該具備不易乳化、不易發(fā)泡，溶劑與抽出物沸點差異大，化學(xué)穩(wěn)定性好且比熱容小，凝點、黏度、易燃性、價格相對較低等特點。環(huán)丁砜具備以上所有條件，所以它是芳烴抽提的理想溶劑，但當(dāng)其出現(xiàn)劣化后將不再是理想溶劑，使用效果也將大打折扣，最直接的影響就是芳烴抽提效果下降。在實踐中，若出現(xiàn)了環(huán)丁砜劣化問題，則芳烴與非芳烴之間的分離有效性會受到影響，萃取分離結(jié)果難以滿足產(chǎn)品合格標(biāo)準(zhǔn)，并且芳烴收率會大幅下降，最終影響化工生產(chǎn)的整體質(zhì)量和效率[2]。

3.2 導(dǎo)致管線與設(shè)備堵塞

造成芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的原因十分多樣，劣化后可出現(xiàn)腐蝕與堵塞問題。在環(huán)丁砜劣化后，可與多種物質(zhì)反應(yīng)形成大量高度粘稠的降解物，它們會夾帶大量銹渣，并沉積在芳烴抽提裝置中，久而久之會引發(fā)設(shè)備或管線堵塞，芳烴抽提環(huán)節(jié)的分離效果和加熱效果都會受到干擾。

以基于溶劑液-液抽提工藝為例，在使用該工藝時芳烴抽提環(huán)節(jié)所用抽提塔屬于篩板塔，塔盤具有較高的開孔率且篩孔直徑相對較小，當(dāng)系統(tǒng)中的環(huán)丁砜出現(xiàn)劣化后，聚合物與銹渣就容易附著在塔盤之上，導(dǎo)致篩孔被堵塞。在此情況下，環(huán)丁砜液通過篩孔的阻力會變大，液滴量變??；若上升抽余油流速大，則環(huán)丁砜難以全部淋降到下層塔盤，十分容易引發(fā)環(huán)丁砜浪費問題。而且，環(huán)丁砜難以通過篩孔，還會導(dǎo)致其與進料無法充分接觸，容易引發(fā)物料組成分布不均問題，會造成汽提塔閃蒸、產(chǎn)品質(zhì)量不均衡等問題。在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，環(huán)丁砜劣化后的聚合物也會造成汽提塔塔底再沸器堵塞和溶劑換熱器堵塞，將會導(dǎo)致系統(tǒng)功能下降，最終影響生產(chǎn)質(zhì)量。

3.3 腐蝕設(shè)備與管線

芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化后，會出現(xiàn)大量的酸性物質(zhì)，它們在堆積或流動的過程中會對芳烴抽提裝置造成腐蝕，容易導(dǎo)致管線損毀或設(shè)備故障。而且，出現(xiàn)環(huán)丁砜劣化以后，芳烴抽提裝置的酸堿平衡會被破壞，pH值快速下降后，可進一步催化環(huán)丁砜劣化，更會讓酸性物質(zhì)對管線以及設(shè)備的腐蝕能力加劇，長此以往必然會影響芳烴抽提效果，讓生產(chǎn)安全性、穩(wěn)定性和高效性受阻[3]。在實際作業(yè)環(huán)節(jié)，因環(huán)丁砜劣化引發(fā)的裝置腐蝕泄漏或管線腐蝕損壞問題比比皆是，裝置穿孔、腐蝕減薄、泄漏裂縫等情況都是最為常見的腐蝕問題。

4 芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的緩解措施

環(huán)丁砜劣化為芳烴抽提帶來的影響都是負(fù)面的，而且這些不良影響的后果極為嚴(yán)重，必須得到相關(guān)工作人員的高度重視。在這種情況之下，化工生產(chǎn)者應(yīng)該積極尋找緩解、改善和控制芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的方法，從而為提高芳烴抽提質(zhì)效奠定基礎(chǔ)。在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員應(yīng)該著眼于影響芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化的多種因素，以降低各因素影響力目標(biāo)提出針對性解決措施。

第一，控制溫度。高溫分解是造成環(huán)丁砜劣化的重要原因，所以緩解環(huán)丁砜劣化時要從溫度調(diào)控的角度出發(fā)。在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員應(yīng)該盡量避免局部過度高溫引發(fā)的環(huán)丁砜劣化問題，更需要對溫度控制體系進行系統(tǒng)優(yōu)化，嚴(yán)格設(shè)置溫控標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)運行參數(shù)。

第二，隔絕氧氣。游離氧與溶解氧與環(huán)丁砜之間的反應(yīng)，也會引發(fā)環(huán)丁砜劣化，所以有效隔絕氧氣、避免氧化反應(yīng)是緩解環(huán)丁砜劣化的可行性辦法。在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員可以通過系統(tǒng)改造或強化控制等方式有效隔絕氧氣。比如，改造芳烴抽提裝置結(jié)構(gòu)，提高整體氣密性；提高真空環(huán)境檢驗嚴(yán)謹(jǐn)性，確保真空系統(tǒng)運行良好；建立定期化循環(huán)冷卻水器查漏機制和原料儲罐氮封檢查機制，為隔絕氧氣做好準(zhǔn)備。

最后，改造溶劑再生塔。為避免或延緩芳烴抽提中環(huán)丁砜劣化，需提升環(huán)丁砜溶劑品質(zhì)，更應(yīng)該去除反應(yīng)過程中的降解產(chǎn)物。在芳烴抽提過程中，這些工作都需要依靠溶劑再生塔來完成，所以提高溶劑再生塔實用性至關(guān)重要。為此，相關(guān)工作人員應(yīng)該以提高性能為目標(biāo)，對溶劑再生塔進行改造。比如，增加溶劑再生塔的排放頻次，提高塔內(nèi)部件與塔壁清洗檢查標(biāo)準(zhǔn)，定期開展溶劑再生塔修復(fù)與內(nèi)件更換等。

5 結(jié)語

綜上所述，以環(huán)丁砜為溶劑開展芳烴抽提，可以為提高芳烴收率提供輔助。為延長芳烴抽提裝置使用壽命、推動工藝優(yōu)化，相關(guān)工作人員應(yīng)該重點關(guān)注環(huán)丁砜劣化問題，明確這一變化帶來的不良影響并確定引發(fā)環(huán)丁砜劣化的原因，然后基于溫度控制、氧氣隔絕、溶劑再生塔改造等手段延緩和改善環(huán)丁砜劣化。