丁二烯裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行

鞠 超，周 彤，秦 勝，孫小利，王 星，陳豹

工藝與裝備

丁二烯裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行

鞠 超1，周 彤2，秦 勝2，孫小利2，王 星2，陳豹2

（1. 中國(guó)石油撫順石化公司生產(chǎn)運(yùn)行處，遼寧 撫順 113008； 2. 中國(guó)石油撫順石化公司烯烴廠， 遼寧 撫順 113004）

介紹了撫順石化公司16萬t/a丁二烯裝置的運(yùn)行情況，該裝置自開工至今已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行近2 a；在該裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的基礎(chǔ)上，分析了制約丁二烯裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素和產(chǎn)生原因，并提出了防范措施，為今后裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行，提供借鑒依據(jù)。

丁二烯；聚合；長(zhǎng)周期；措施

丁二烯裝置是乙烯裂解裝置的配套裝置之一，它除了平衡乙烯裂解碳四物料外，還可以為后續(xù)裝置丁苯橡膠、MTBE/丁烯-1裝置提供原料，是乙烯聯(lián)合裝置穩(wěn)定長(zhǎng)周期生產(chǎn)的關(guān)鍵單元。

因此，丁二烯裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行至關(guān)重要，本文從撫順石化16萬t/a丁二烯裝置的開工兩年來的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合2012年試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，討論丁二烯長(zhǎng)周期運(yùn)行的條件和措施，并為裝置高負(fù)荷安全運(yùn)行提供參考。

1 丁二烯裝置簡(jiǎn)介

撫順石化公司16萬t/a丁二烯裝置是從乙烯裂解碳四餾分中分離高純度1,3-丁二烯。該裝置采用乙腈抽提法生產(chǎn)丁二烯，即以乙腈為溶劑，利用萃取精餾和普通精餾的方法，從乙烯裝置的副產(chǎn)碳四餾份中將丁二烯分離出來。

碳四餾份中除含丁二烯外，還有丁烷、丁烯、丁炔等多種C3～C5烴類，這些組份沸點(diǎn)相近，又能形成共沸物，當(dāng)在分離系統(tǒng)中加入溶劑乙腈后，各組份間的相對(duì)揮發(fā)度差值增大。利用兩級(jí)萃取精餾的方法，先除去丁烷、丁烯，后除去碳四炔烴，即得粗丁二烯；再經(jīng)兩級(jí)精餾除去重組份及丙炔，制得聚合級(jí)產(chǎn)品丁二烯。

2 制約丁二烯裝置長(zhǎng)周期的原因分析

2.1 系統(tǒng)聚合堵塞

丁二烯生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生各種聚合物，如丁二烯二聚物、橡膠狀聚合物、丁二烯過氧化自聚物、丁二烯端基聚合物。按照生產(chǎn)機(jī)理、生成條件的不同，這些聚合物分別發(fā)生在丁二烯裝置不同的部位[1]。

丁二烯裝置萃取單元是整個(gè)丁二烯系統(tǒng)的核心單元，萃取單元運(yùn)行的狀態(tài)，影響整個(gè)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行狀況；在丁二烯萃取單元，主要易產(chǎn)生丁二烯橡膠狀聚合物，這種聚合物一般出現(xiàn)在第一萃取精餾塔塔釜、解析塔塔釜及再沸器處，引起塔板、降液管及再沸器堵塞。本丁二烯裝置在2012年首次試車運(yùn)行期間，出現(xiàn)過再沸器堵塞的現(xiàn)象，2013年停工檢修打開設(shè)備后發(fā)現(xiàn)的聚合物情況；丁二烯萃取單元再沸器聚合結(jié)焦堵塞情況見圖1。

通過丁二烯裝置兩年來的運(yùn)行情況及試生產(chǎn)后的檢修狀況分析，認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)聚合物的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）檢修時(shí)系統(tǒng)的設(shè)備，管線的一些死角不易清理干凈，尤其是丁二烯自聚物殘留物，如果處理不干凈，再次開車極易引發(fā)更多的丁二烯自聚；

（2）檢修后開車前化學(xué)清洗依靠裝置本身的清洗線清洗時(shí)間短，清洗浸泡不徹底；

（3）正常運(yùn)行過程中系統(tǒng)過濾器在清理后投入運(yùn)行前沒有置換；

（4）阻聚劑加入量不足。

2.2 溶劑污染

乙腈在丁二烯裝置內(nèi)作為萃取劑使用。在裝置正常運(yùn)行的過程中，受碳四原料中碳五、丁二烯二聚物等雜質(zhì)的影響，經(jīng)過一定時(shí)間和數(shù)量的積累后就會(huì)導(dǎo)致溶劑萃取效果下降。

2012年乙烯裝置試車期間，由于裝置運(yùn)行不穩(wěn)定，裂解碳四中的碳五連續(xù)超標(biāo)，為平衡物料，這些含碳五高的碳四不得不消化掉，這就使得乙腈的質(zhì)量急劇下降，直接影響丁二烯裝置內(nèi)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，導(dǎo)致粗丁二烯中乙烯基乙炔（VA）超標(biāo)，同時(shí)使得抽余碳四中的1,3丁二烯增加，降低了丁二烯的收率；具體裂解碳四中碳五含量與粗丁二烯中炔烴含量的關(guān)系見表1。

由于碳五在溶劑乙腈中逐漸積累，使得乙腈的純度和萃取分離效果變差，從而造成萃取塔操作難度加大，操作彈性變小，腈烴比相應(yīng)增大，從而增大了蒸汽的消耗，增加了裝置的能耗。

由于碳五污染了乙腈，對(duì)溶劑回收塔的操作也帶來了很大的困難，在2012年11月至2013年3月期間，溶劑回收塔底過濾器平均每周要清理一次，有時(shí)達(dá)到兩次；進(jìn)料換熱器每20 d左右就清理1次，嚴(yán)重影響了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2.3 公用工程

丁二烯裝置所用公用工程影響系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要有中壓蒸汽和循環(huán)水溫度、壓力的變化；中壓蒸汽的壓力波動(dòng)，主要影響第一萃取精餾塔塔釜溫度和解析塔靈敏板溫度的波動(dòng)；第一萃取精餾塔塔釜溫度的波動(dòng)，主要影響抽余碳四中丁二烯含量和粗丁二烯中反丁烯-2的脫出。

同時(shí)中壓蒸汽壓力的波動(dòng)對(duì)解析塔釜再沸器的換熱影響較大，容易引起再沸器部分過熱，造成丁二烯熱聚合的發(fā)生。

循環(huán)水的溫度變化主要影響炔烴萃取塔和溶劑回收塔的操作的穩(wěn)定，影響炔烴的脫除及溶劑回收塔釜循環(huán)洗滌水中的乙腈含量，而且影響廢水中COD值。

3 丁二烯裝置長(zhǎng)周期的防范措施

3.1 系統(tǒng)聚合防范措施

（1）開工前進(jìn)行必要的化學(xué)清洗，先除去鐵銹，后鈍化除氧[2]。

（2）系統(tǒng)用 99.9 W%的氮?dú)膺M(jìn)行置換，使系統(tǒng)的氧含量控制在1 000×10-6以下。

（3）嚴(yán)格監(jiān)控，添加足量的阻聚劑；

3.2 溶劑污染的防范措施

溶劑乙腈的質(zhì)量決定了丁二烯分離效果和丁二烯收率的重要指標(biāo)，前面分析了影響溶劑乙腈的質(zhì)量的因素；結(jié)合近兩年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并參照同行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)做法，我們對(duì)保證乙腈的質(zhì)量采取了一下措施：

（1）定期分析，實(shí)時(shí)掌握乙腈的運(yùn)行情況；

（2）嚴(yán)格裂解碳四進(jìn)料關(guān)，控制碳四中的碳五小于0.5%以下；

（3）加大乙腈中阻聚劑分析，及時(shí)補(bǔ)充合格的阻聚劑；

（4）保證足夠的溶劑再生量，減少二聚物在溶劑中的積累；

（5）對(duì)清理機(jī)泵等操作排出的含有有害雜質(zhì)，且溶劑回收塔無法脫除的乙腈，集中回收外出精制，減少污染乙腈的因素；

通過以上措施，大大提高了溶劑乙腈的質(zhì)量，經(jīng)過經(jīng)一年半的運(yùn)行，也證明了以上措施起到了提高乙腈質(zhì)量的作用；采取措施前后溶劑乙腈質(zhì)量的變化對(duì)比情況見圖2。

3.3 公用工程的影響的防范措施

在丁二烯裝置運(yùn)行的兩年來，共發(fā)送過3次由于中壓蒸汽壓力波動(dòng)造成的停工，因此穩(wěn)定的中壓蒸汽，對(duì)丁二烯裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行尤其重要；本裝置設(shè)計(jì)中壓蒸汽為1.0 MPa，根據(jù)兩年來的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在蒸汽壓力大于0.55 MPa時(shí)，可以低負(fù)荷維持運(yùn)行，該狀態(tài)下可以避免碳四及炔烴溶解在乙腈中，影響乙腈萃取效果和炔烴的分離效果。

4 結(jié) 論

本文對(duì)丁二烯裝置運(yùn)行期間出現(xiàn)的三個(gè)代表性問題，即萃取系統(tǒng)的聚合堵塞、精餾系統(tǒng)丁二烯聚合、溶劑污染進(jìn)行了分析，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面找出以上問題出現(xiàn)的原因以及相應(yīng)的防范措施，為延長(zhǎng)丁二烯裝置的運(yùn)行周期提供好的建議和幫助，進(jìn)一步豐富和完善丁二烯裝置操作理論，了解和掌握丁二烯裝置在各個(gè)時(shí)期運(yùn)行的特點(diǎn)，提高穩(wěn)定裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的操作水平。

當(dāng)然,影響裝置長(zhǎng)周期的因素與平常規(guī)范的日常操作、嚴(yán)格的生產(chǎn)管理分不開的；對(duì)于本裝置系統(tǒng)盲端管理、氧含量的管理、關(guān)鍵溫度的控制等因素還有待進(jìn)一步提高和優(yōu)化。

［1］張旭之.碳四碳五烯烴工學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998:20-30.

［2］潘祖仁.高分子化學(xué)(第二版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

Discussion on the Long Period Operation of Butadiene Unit

JU Chao1，ZHOU Tong2，QIN Sheng2，SUN Xiao-li2，WANG Xing2，CHEN Bao2
（1. PetroChina Fushun Petrochemical Company Production Operation Department, Liaoning Fushun 113008，China；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Olefin Plant, Liaoning Fushun 113004，China）

Running condition of 160 kt/a butadiene unit in Fushun Petrochemical Company was introduced. The unit has been running for almost 2 years. In this paper, factors to restrain long period running of butadiene unit were analyzed as well as causes; and precautionary measures were put forward.

Butadiene; Polymerization; Long period; Measures

TQ 221

： A

： 1671-0460（2015）05-1140-03

2015-03-12

鞠超（1966-）男，遼寧海城人，工程師，1989年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院石油加工專業(yè)，目前從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。E-mail：juchao@petrochina.com.cn。