Избегайте сульфолане проблемы регенерации
Регенерации сульфолане, общей добычи растворителя, трудно. При соответствующем внимании к конструкции и эксплуатации, проблемы могут быть сведены к минимуму.
Жидкость / жидкостной экстракции, обычно используют сульфолане (тетрагидротиофен 1,1-диоксида, C ^ 4 югу ^ H ^ югу 8 ^ O ^ ^ 2 югу S; рис. 1) в качестве растворителя, является одним из средств отдельных ароматических соединений из других углеводородов (рис. 2). Интернет регенерации обычно выполняется для уменьшения вредного воздействия растворителей деградации с течением времени. Тем не менее, физические свойства сульфолане и характер очистки от примесей растворителя может сделать регенерации трудно. В данной статье рассмотрены конструктивные и эксплуатационные проблемы, связанные с тремя основными видами сульфолане регенераторов - паровой помощь, reboiled и вспышкой.
Деградация
Текущий литературы позволяет сделать вывод, что возникновение сульфолане разложения начинается при 392 °, F (1), а также высокие темпы разложения легко наблюдается при 516 ° F (2). Кроме того, в присутствии кислорода ускоряет разложение (1, 3, 4). Неприемлемо высокой коррозионной на стриптизершу парафиновые и ароматические зачистки reboiler температурах 350-380 ° F может быть пережито в единицах с кислородом вторжения. Ребойлеры и связанных с ними оборудования общей координационных центров коррозии (3).
продукты деградации растворителей включают SO ^ 2 ^ к югу, кислот и полимеров (1, 5). Кислоты, по своей природе, разрушительный характер. Многие полимеры могут смешиваться в сульфолане (6, 7), а те, которые остаются в растворе уменьшить платежеспособный власти, которые не фол оборудования.
Сульфолане также является хорошим растворителем для захвата кислых газов и меркаптанов. Она входит в систему растворителей, занятых в процессе подслащивающих кислоты газа. Любое кислоты газа, выделяющегося из сульфолане разложения или связанных с ними коррозии может быть проведена в течение решение по крайней мере часть добычи единицы, взаимодействуя с продуктами разложения, и ускорение коррозии.
Коррозия в результате деградации способствует побочных продуктов с растворителем потока, в том числе железа твердых веществ, кислых солей и полимерных твердых тел. Эти материалы не могут избежать растворителя цикла; они выходят каждый столбец с днища продукта наряду с сульфолане.
Растворителя механизм разложения, связанные с температурой. Сведение к минимуму reboiler отопления средних температурах позволяет снизить разложения и коррозии. Хотя объемной температуры reboiler может быть ниже температуры разложения, кино температурах выше. Некоторые устройства используют firedheater ребойлеры, которые ускоряют разложение с их высокой температуры пленки. Регенераторы должны действовать в качестве низкой температуре, как это возможно. Это требует низким рабочим давлением для размещения низким давлением пара в сульфолане.
Электролиз исследования дают некоторую информацию о разложении механизмов. По электро-окисления (8), сульфолане продукты разложения включать CO2, SO ^ 2 ^ к югу, бутена и бутана. Бутен образования предлагает простой путь производства полимеров. Бутан образования свидетельствует о важности доноров водорода (кислота, вода): сульфолане имеет только 8 атомов водорода, в то время как бутан имеет 10, без доноров водорода, вполне возможно, что бутен образование выступает ведущим к полимерным поколения.
Регенерация
Растворитель регенерации устраняет тяжелого материала превращается из растворителя разложения и сопровождающих единицу коррозии. Feed примесей, таких как хлориды, также могут быть устранены путем регенерации.
Почти все сульфолане восстановления добычи единиц осуществляется путем вакуумного всасывания или фракционирования худой растворителя Slipstream взяты из ароматических зачистки дна (1, 4, 5, 11, 12). Регенерация часто полу-партии, в том, что регенератор периодически закрывать для чистки. 3 приведены регенерации в формате блок-схемы (пар, если таковые используются, не входит в рисунке). номера регенератора заряда обычно составляет от 3 л / мин и 15 л / мин. Подавляющее большинство материал поступает в регенератор отправляется накладных расходов, что делает ее трудно думать о них, как стриптизерши, хотя именно это они часто называются.
Чистота сульфолане берется накладных расходов и вернулся в нижней части ароматических зачистки в виде пара или вернулись в худой растворителя питания экстрактора после того, как сгущенное. Твердые частицы, полимеры, смолы и кислоты соли, оставленных после сульфолане Испаряясь в регенератора. Регенератор дно тяжелая отходов, которые, как правило, снимается с перерывами с момента его расход, очень низок. Некоторые регенератора судов разработаны с днища объем достаточно большой, чтобы позволить накопления этих отходов.
Сульфолане испарения осложняется ее физических свойств. Низкое давление паров, что делает сульфолане хорошие извлечения растворителя вызывает регенерацию температур вблизи значения разложения, и конечно же диапазона, в котором коррозии, как известно, происходят и в других областях единицы. Кроме того, сульфолане замерзает при высокой температуре, что делает восстановление регенерации растворителя более сложно, если он должен быть конденсированных (хотя замерзания уменьшается с ростом содержания воды). Твердых приносящего регенератора вычетов замерзает при температуре выше сульфолане, comolicatina обработка днища регенератора.
Lean растворителя из днища ароматических зачистки содержит небольшое количество воды, как правило, 0,3-0,5% вес, хотя он может быть и выше. Это значительно повышает давление паров выше, чем чистая сульфолане (рис. 5). Тем не менее, навес паров растворителя давления без воды настоящее время фактически может быть ниже, чем у чистого сульфолане из-за наличия тяжелых компонентов. После того как в регенератор, небольшое количество воды в пристройке растворитель быстро уехал. Испарения температура сульфолане и тяжеловесы, которые оставили увеличивается.
Паровая с помощью регенератора
Для снижения температуры регенерации, или работать при той же температуре, но при более высоком давлении, пар может быть использован для снижения сульфолане парциального давления (рис. 6). Более низкая температура регенерации растворителя уменьшить деградацию и коррозии, в то время как более высоких давлениях сократить эксплуатационные расходы и уменьшить размер оборудования. Рабочее давление пара с помощью регенераторов, как правило, настроены так, что пара накладных непосредственно в каналы зачистки ароматических соединений, тем самым устраняя необходимость в отдельной вакуумной системы и конденсаторные. Паровая с помощью регенераторов (более подробно описаны в работах. 4, 5, 11 и 12), как правило, включают reboiler, как правило, от удара в конструкции (т. е. монтируется непосредственно на судне), для поддержания температуры колонки, который охлаждается путем выпаривания. Stab в ребойлеры вызывающие беспокойство в этой службе. Если они не смогут из-за коррозии, их трудно удалить, и они мешают чистка салона столбца и работа во обороты.
Рисунок 7 участков оценкам условия работы для пар с помощью регенератора, предполагая, что использование чистого пара. Часто это непрактично. Добавление свежего пара увеличивает переменные издержки, и это нарушает водный баланс подразделения. Регенератор пар, как правило, поставляется при испарении воды, собранной от блока аккумуляторов и от рафинате вымыть водой. Эта вода содержит собранные сульфолане, что, когда она загрязняет пар оказывает существенное влияние на регенератор (рисунок 8).
Конструкция и эксплуатация пара с помощью регенераторов осложняется еще и гидравлика колонны внутренних органов. Материального баланса на рисунке 3 иллюстрирует проблему: поток колонке дно очень малая доля канала. Поддержание эффективного пар / жидкость связаться по всей лотки трудно с широким диапазон жидкого потока. Существует большой риск подрыва наводнений (пара радикальных жидкости вверх) на дне лотков. Пузыря капитализации дизайн, скорее всего, необходимые для нижнего лотков и их низком потоке жидкости. плотин забор иногда другой вариант. Обе эти конструкции, однако, будет собирать частиц в этом обрастания службы, где жидкость, как известно, содержат твердых тел. Некоторые регенераторов не использовать лоток плотины выход по этой причине, а вместо этого использовать экран лотков. Сит поддоны также предпочтительнее, чем клапан лотков в этом обрастания службы.
Хотя пара-ассист регенераторов являются технически осуществимыми, их трудно эффективно работать из-за проблем, рассмотренных выше.
Reboiled регенератора
Без паровой помощь, сульфолане можно регенерировать в reboiled столбца (рис. 9), хотя при более низком давлении. На рисунке 10 представлена смета reboiled условия регенератора. Необходимые обязанности reboiler похож на что требуется для пар с помощью регенератора.
Reboiled регенераторов как правило, вынуждены ребойлеры и используют reboiling среде при температуре как можно свести к минимуму растворителя разложения. Накачкой reboiler необходимо надежно кормить вязкой, полимерные, твердых насыщенных дна регенератор, а также улучшить reboiler теплообмена коэффициентов, что позволяет использовать с самым низким уровнем температуры источника тепла. Температура reboiler выход по мере возрастания концентрации дна тяжеловесы увеличивается. Отходы снят, когда reboiler потенциал расходуется, или когда температура цель достигнута.
Потому что кормить испарения происходит прежде всего в reboiler, лоток жидкости Расходы, приведенные по колонке довольно постоянны, упрощая лоток дизайна.
Reboiled давление регенератора операционной ниже, чем в любой другой части извлечения устройства. Они требуют, чтобы их собственная система вакуума. Давление ниже, чем пара-ассист дизайн означает сравнительно большие оборудования. Насос reboiler корма дополнительных затрат капитала по сравнению с паром с помощью регенератора.
Reboiled регенераторов обычно конденсируется их накладные расходы на проведение операций по поддержанию их вакуумной системы. Потому что сульфолане замерзает около 83 ° F, конденсационные теплообменники должны быть направлены на поддержание высоких температур пленки. Циркуляционный-охладителей следует рассматривать или закаленное воды могут быть целесообразными. относительно высокая вязкость сульфолане также усложняет конденсации. Прямые контакты теплообмена может быть использован для устранить многие конденсации проблемы, связанные с физическими свойствами сульфолане в.
Reboiled регенераторы имеют более высокие требования к капиталу, чем пара-проектов оказания помощи, но они очень эффективны для чистки растворителем.
Flash регенератора
Существует мало или без усечения или ректификации, происходящих в вспышка регенератора. Канал содержит большое количество сульфолане, подлежащих возмещению, а также малой концентрацией тяжелых, по сути энергонезависимой примесей. По сути дела, регенерации мигает сульфолане из загрязняющих веществ, очень похожие на кипящей соленой воде, чтобы восстановить воды, оставляя за солью вычетов. Вспышки регенератор может быть использовано для очистки сульфолане (рис. 11).
Flash регенератора работы похож (например, температуры, давления, перекипятить долг, вакуум, вопросы теплообмен), что и reboiled регенераторов исключением того, что Есть нет лотков. Корма мелькнуло в два (или более) ступени, нагретой до ввода вспышки барабан, и нагревается снова reboiler. Это снижает температуру, до которой канал подвергается, и уменьшается время пребывания корма при высоких температурах. Оба эти фактора уменьшить платежеспособный деградации.
Flash ребойлеры ликвидации конструктивные и эксплуатационные проблемы, связанные с лотков в этой услугой: загрязнения, коррозии и жидкость / пар характеризуется коэффициентом вариации. С эффективности и капитала требования, аналогичные reboiled регенераторов, но с меньшим числом недостатков, флэш регенерации является предпочтительным методом.
Оборудование
В сложной и специализированной обработки связанных с растворителем ордера регенерации следующими конструктивными особенностями оборудования:
* Вакуумные оборудования. Паровые эжекторы могут быть использованы для создания вакуума. Если вращающегося оборудования используется, убедитесь, что печать железы положительного давления в ликвидации кислородного вторжений (двойные уплотнения часто используются).
* Фланцы. Использование минимального 300-фунтовая фланцев в вакууме службы в целях сокращения потенциальных вторжений для кислорода.
* Насосы. Reboiled и конструкции вспышки включают трудно услуг насоса. Reboiler корма или насосы регенератора нижней должна быть предназначена для навозной жижи службы. Обеспечение положительного давления железы для исключения кислорода (двойные уплотнения часто используются).
* Материалы. Нержавеющая сталь и дуплекс нержавеющей стали сопротивляться агрессивной / эрозионных окружающей среды регенератора. Из углеродистой стали должны иметь увеличены пособия коррозии.
* Трубы скоростей. Reboiler корма трубопроводы должны быть рассчитаны для навозной жижи службы 3-4 м / с скорость сохранить твердые перемещения и уменьшить потенциал для борьбы с эрозией. Накладные скоростей трубопроводов может быть очень высокой при рабочих давлениях 0,5-1.5psia.
Что выбрать?
Если вы изменяете или модернизации существующих регенератор, поддерживать рабочее давление и оборудования аспекты в виду. Нижняя давления обеспечивает низкие температуры, уменьшение деградации и коррозии. Оборудование конструктивные особенности повысить надежность и работоспособность.
Если у вас строят новые регенератор, основной решение, использовать ли пара или нет. В оперативном и термодинамически, это просто не очень хорошая пара "зачистки" приложения. Выберите низкого давления reboiled или флэш-дизайн, основанный на экономической оценке. Номера для пара проектов, скорее всего, дороже, но вы будете пожинать плоды в чистых растворителей.
Другие способы регенерации сульфолане изучаются или используются. К ним относятся упакованных мест (3), два этапа перегонки (13) и ионного обмена (14). Ни один из этих методов в настоящее время широкое применение. Тем не менее, два этапа перегонки применяется, когда оба легких и тяжелых загрязняющих веществ должны быть очищены от растворителя.
Заключительное слово
Растворитель регенераторов сложны в разработке, управлении и обслуживании. Награды эффективной регенерации растворителей, в частности, неприятно: высокий стоп-точке потока смолы и твердых тел. Порой кажется трудной задачей, не стоит выигрыш. Но и другие награды являются более привлекательными: большей растворяющей способностью, снижение загрязнения блока, и снижение коррозии. Отсутствие проблем меньше, чем материальные усилия, необходимые для преодоления препятствий на пути эффективной работы регенератора. Учитывая эти проблемы было отложено, однако, вносит большой вклад в нижней строке в повышение урожайности, снижение переменных затрат, надежная работа и блок безопасности. Инвестируйте в необходимых ресурсов, чтобы сделать работу регенерации растворителя для вас.
ЛИТЕРАТУРА
1. Deal, GH, и др.., "Лучший способ извлечь ароматики" Нефтяные нефтеперерабатывающая, 38 (9), с. 185-192 (сентябрь 1959).
2. Стил, WV, и др.. ", Давления насыщенных паров, теплоемкости и плотности вдоль линии насыщения, измерения Циклогексанол, 2-Cyclohexen-1-1, 1,2-дихлорпропанол, 1,4-Ditert-butylbenzene (± )-2Ethylhexanoic кислота, 2 - (метиламино) этилового спирта, перфтор-н-гептана и сульфолане, "Журнал химической инженерии данных, 42 (6), с. 1021-1036 (1997).
3. "Сессия IV, вопрос 30", 1999 NPRA Сессия вопросов и ответов на нефтеперерабатывающих и нефтехимических технологий National Petrochemical НПЗ ассоциации (2000).
4. Хаггинс, RL, "сульфолане Добыча ароматики", сделанных на Айше Весна Национального собрания, Хьюстон, штат Техас (март 1977).
5. Де Графф, РР, "Ароматный процесса добычу углеводородов," United States Патент № 3466345 (9 сентября 1969).
6. Риддик, JA, и др.., Органические растворители Физические свойства и методы очистки ", 4 ред., John Wiley
7. Иордания, Т. Е. и Ф. М. Кипнис, "Разрешимость характеристики сульфонов," Промышленное и технической химии, 41 (11), с. 2635-2637 (ноябрь 1949).
8. Wasmus, С. и В. Vielstich, "Электро-окисления и восстановления Dimethysulfoxide и сульфолане в водном растворе кислоты - Он-лайн MS исследования" Electrochemica Acta, 38 (2 / 3), с. 175-183 (1993 ).
9. "Shell сульфолане-З" Технический бюллетень, Shell химической ° (апрель 1984).
10. Ю, YX. Др.. ", Изобарная пар-жидкость равновесия и Превышение объемов двоичных водных смесей сульфолане, гликолевая вода Tetraethylene и бензола гликоля Tetraethylene," Журнал химической инжиниринг данных, 45 (4), с. 570 - 574 (2000).
11. Asselin, GF ", ароматические углеводороды Разделение Виа экстракционного," United States Патент № 4058454 (15 ноября 1977).
12. "Ароматические соединения и производные - Suloflane процесса", ООО "UOP бумаги 2699C-22 899ADIV (1999).
13. Йири, DL, "Low цвета, низкая сульфолане мутности," United States Патент № 5223101 (29 июня 1993).
14. Лала, KJ, и др.. "Процесс для очистки и регенерации загрязненных или отработанного процесса сульфолане," United States Патент № 5053137 (1 октября 1991).
Дональд Ф. SCHNEIDER
STRATUS Engineering, Inc
