影響丙烯腈裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素探討

霍鳳華 張平 徐長(zhǎng)明（吉林石化公司丙烯腈廠）

影響丙烯腈裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素探討

霍鳳華 張平 徐長(zhǎng)明（吉林石化公司丙烯腈廠）

以丙烯腈裝置為例，根據(jù)多年來(lái)丙烯腈裝置的運(yùn)行情況，對(duì)影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素進(jìn)行探討，提出優(yōu)化工藝操作、應(yīng)用分散劑和阻聚劑、在線清洗技術(shù)的應(yīng)用等措施，從而延長(zhǎng)丙烯腈裝置的運(yùn)行周期，減少裝置檢修次數(shù)，為企業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。

丙烯腈裝置 長(zhǎng)周期運(yùn)行 影響因素 探討

1 概述

吉林石化公司丙烯腈裝置是吉化30×104t/a乙烯工程的配套工程，采用美國(guó)BP公司的工藝技術(shù)，于1997年10月建成投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)規(guī)模6.6×104t/a，至2000年丙烯腈裝置實(shí)際生產(chǎn)能力已達(dá)8×104t/a。為了滿足下游裝置發(fā)展需要，2000年公司對(duì)丙烯腈裝置進(jìn)行擴(kuò)建改造，從8×104t/a改造到10.6×104t/a，并于2002年6月實(shí)施完畢。2003年新建成第二套丙烯腈裝置（簡(jiǎn)稱二丙），規(guī)模為10.6×104t/a，丙烯腈裝置生產(chǎn)能力達(dá)到21.2×104t/a。2005年第三套丙烯腈裝置（簡(jiǎn)稱三丙）開(kāi)始建設(shè)，2010年建成投產(chǎn)，丙烯腈裝置總能力達(dá)到42×104t/a。通過(guò)這三套裝置多年的運(yùn)行情況來(lái)看，裝置運(yùn)行周期很難達(dá)到一年以上，運(yùn)行到半年左右，反應(yīng)氣體冷卻器E-8102就出現(xiàn)堵塞跡象，或者精制系統(tǒng)各塔塔板有聚合現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，精制系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量不合格，造成裝置被迫停車檢修，因此，工廠一直在探索延長(zhǎng)丙烯腈裝置運(yùn)行周期的方案。

2 影響因素及解決措施

2.1 反應(yīng)氣體冷卻器E-8102

反應(yīng)氣體冷卻器E-8102是丙烯腈裝置中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，從反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)氣體必須經(jīng)過(guò)E-8102冷卻到一定溫度后再進(jìn)入急冷塔。反應(yīng)氣體在E-8102的冷卻過(guò)程中，細(xì)顆粒催化劑、一些大分子聚合物及烴類物質(zhì)反應(yīng)生成的碳，逐漸附著在列管內(nèi)壁上，慢慢形成垢層，堵塞E-8102列管，使列管流通面積減小。當(dāng)列管堵到一定程度時(shí)，反應(yīng)器壓力逐漸上升，流速下降，副反應(yīng)增加，反應(yīng)效果下降，導(dǎo)致消耗上升，最后導(dǎo)致反應(yīng)器無(wú)法正常運(yùn)行，不得不停車對(duì)E-8102列管進(jìn)行清洗，增加了設(shè)備檢修費(fèi)用。同時(shí)在裝置停開(kāi)車過(guò)程中也增加了原料及產(chǎn)品的損失，降低了裝置的經(jīng)濟(jì)效益，因此可以說(shuō)，反應(yīng)氣體冷卻器E-8102是制約丙烯腈裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。

2.1.1 優(yōu)化工藝操作

1）適當(dāng)降低反應(yīng)器壓力。在保證丙烯腈單收、轉(zhuǎn)化率情況下盡量降低反應(yīng)壓力，保持反應(yīng)氣體流經(jīng)E-8102時(shí)有較高的流速，減少反應(yīng)氣體中的催化劑及雜質(zhì)在冷卻器列管內(nèi)壁結(jié)垢的幾率。

2）適當(dāng)提高出口氣體溫度。適當(dāng)提高E-8102出口氣體溫度，減少有機(jī)物在E-8102列管內(nèi)的聚合，設(shè)計(jì)控制溫度為210~230℃，實(shí)際控制在220~230℃。

3）做好定期切換“U”管的工作。催化劑中的活性組分在反應(yīng)過(guò)程中升華，并在“U”管壁上凝結(jié)，不但使反應(yīng)器散熱效果降低，同時(shí)也使催化劑中活性組分的濃度降低，而導(dǎo)致催化劑的選擇性降低，相對(duì)增加了副反應(yīng)速度，使聚合物的濃度相對(duì)增高，E-8102堵塞的可能性增大，不利于系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。所以，根據(jù)反應(yīng)器的反應(yīng)狀況，每周對(duì)兩組“U”管進(jìn)行切換，充分保證催化劑活性組分的濃度，提高催化劑的選擇性，相對(duì)降低副反應(yīng)速度和聚合物的濃度，也降低了聚合物在E-8102管壁上的集結(jié)速率，從而延長(zhǎng)了E-8102的運(yùn)行周期。

4）平穩(wěn)控制反應(yīng)器壓力。在裝置實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，盡量保證穩(wěn)定的反應(yīng)負(fù)荷和平穩(wěn)的反應(yīng)壓力，這樣可以確保旋風(fēng)分離器入口氣速穩(wěn)定和分離效果，控制進(jìn)入E-8102的反應(yīng)氣體中催化劑顆粒的濃度。

5）開(kāi)車過(guò)程中，散熱水系統(tǒng)升溫升壓要緩慢，防止對(duì)E-8102產(chǎn)生熱沖擊。

6）在日常操作中，控制好氨比，減少醛和酮的生成，以免堵塞列管。

2.1.2 在線清洗技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)主要是通過(guò)在E-8102的上管箱中增設(shè)一個(gè)噴頭，將硫銨固體顆粒噴射到管程中，通過(guò)定期噴射，減少列管堵塞的機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)E-8102的運(yùn)行周期。目前，該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)部分丙烯腈裝置應(yīng)用，效果非常明顯，但由于長(zhǎng)時(shí)間噴撒硫銨，須對(duì)E-8102換熱器管板采取特殊防護(hù)措施，以免管板因沖刷而腐蝕，丙烯腈廠已對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了考察，擬采用該技術(shù)。

2.2 精制各塔塔板聚合

丙烯腈裝置運(yùn)行到后期，聚合物會(huì)在塔內(nèi)逐漸積累，附著在塔板上，使浮閥升降受阻，需增大熱量才能維持塔的運(yùn)行，因此塔的釜溫會(huì)升高，最后影響塔的分離效果，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格，影響產(chǎn)品出庫(kù)，裝置被迫停車。采用以下解決措施。

1）向吸收塔T-8103及回收塔T-8104大循環(huán)系統(tǒng)中加入分散劑，分散劑可對(duì)聚合物進(jìn)行分散，減少其在塔內(nèi)積累，改善大循環(huán)水質(zhì)，降低換熱器因聚合物堵塞的機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)吸收塔及回收塔的運(yùn)行周期。

2）通過(guò)向脫氫氰酸塔T-8106塔釜加入脫鹽水，控制脫鹽水量0.4%左右，既可保證產(chǎn)品中的水含量，又能減少丙烯腈在再沸器中的聚合，延長(zhǎng)再沸器及塔的運(yùn)行周期。

3）脫氫氰酸塔T-8106阻聚劑的加入量必須保證，量小時(shí)必須及時(shí)調(diào)整。

4）成品塔T-8107阻聚劑填加系統(tǒng)應(yīng)恢復(fù)，這樣可減少聚合，每次裝置檢修時(shí)，T-8107塔塔板聚合物都很多，嚴(yán)重時(shí)浮閥都不動(dòng)作，這些都是丙烯腈聚合物，因此，阻聚劑的加入可以改變這一狀況，延長(zhǎng)塔的運(yùn)行周期。阻聚劑填加系統(tǒng)恢復(fù)存在的問(wèn)題主要是計(jì)量泵打量不穩(wěn)，導(dǎo)致阻聚劑含量不穩(wěn)，這樣產(chǎn)品中間罐阻聚劑含量不易控制，因此必須選擇合適的計(jì)量泵來(lái)改變目前存在的狀況。

5）精制系統(tǒng)更換新型的阻聚劑，抑制塔及再沸器垢物的生成，延長(zhǎng)精制系統(tǒng)運(yùn)行周期。

2.3 四效蒸發(fā)系統(tǒng)換熱器易堵

四效蒸發(fā)系統(tǒng)是通過(guò)加入蒸汽，控制一效蒸發(fā)器溫度125℃來(lái)蒸發(fā)處理回收塔來(lái)的廢水，凝液作為泵的封水，殘液送入急冷塔T-8101系統(tǒng)。由于溫度較高，廢水中的聚合物會(huì)在蒸發(fā)器列管中聚合堵塞列管，隨著列管堵塞，換熱器換熱效果下降，蒸發(fā)量減少，大部分廢水變成殘液送入急冷塔，最后送入廢水焚燒系統(tǒng)，造成渣油消耗上升。因此，延長(zhǎng)四效運(yùn)行周期對(duì)整個(gè)裝置來(lái)說(shuō)意義非常重大。為此，廣大技職人員根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，采取以下措施延長(zhǎng)四效裝置運(yùn)行周期：

1）定期對(duì)各效循環(huán)泵的入口過(guò)濾器進(jìn)行清理，提高蒸發(fā)器循環(huán)量。

2）定期對(duì)凝液泵過(guò)濾器進(jìn)行清理，保證凝液量。

3）對(duì)四效蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行改造，如圖1。通過(guò)改造，一效、二效可單獨(dú)切換下來(lái)，進(jìn)行檢修清理?yè)Q熱器，不影響四效系統(tǒng)的運(yùn)行。

4）在蒸發(fā)器停車檢修時(shí)，對(duì)除沫網(wǎng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)損壞或變硬及時(shí)進(jìn)行更換或處理。

5）對(duì)蒸發(fā)器殼程，選擇專業(yè)化學(xué)清洗公司進(jìn)行化學(xué)清洗。

3 結(jié)論

1）分散劑和阻聚劑的應(yīng)用，可以降低回收塔、四效蒸發(fā)系統(tǒng)和精制系統(tǒng)的結(jié)垢趨勢(shì)，降低裝置的蒸汽用量。

2）分散劑和阻聚劑的應(yīng)用，延長(zhǎng)了精制再沸器的運(yùn)行周期，不僅提高了裝置操作效率，而且減少了設(shè)備的清洗頻次，提高了裝置的安全保障。

3）通過(guò)優(yōu)化操作及技術(shù)改造，能夠延長(zhǎng)裝置的運(yùn)行周期至1年以上，由原來(lái)的1年兩次檢修，縮減為1次。按1次檢修10d，檢修費(fèi)用200×104元，每天丙烯腈產(chǎn)量為300t，每噸丙烯腈純利潤(rùn)0.3×104元計(jì)算，每年可創(chuàng)利1100×104元，效益非常可觀。

4）通過(guò)技術(shù)改造，裝置檢修次數(shù)減少，因裝置檢修帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也減少，為裝置創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.005

霍鳳華，2008年畢業(yè)于北京化工大學(xué)，工程師，從事化工生產(chǎn)工作，E-mail：jh-huofh@petrochina.com.cn，地址：吉林省吉林市吉林石化公司丙烯腈廠，132021。

2011-12-18）