丙烯腈裝置系統高效清理方法淺析

楊志剛

（大慶石化公司化工二廠，黑龍江 大慶 163714）

一、清洗準備

丙烯腈是無色有刺激性氣味的易燃液體。有毒，略溶于水，易溶于一般有機溶劑。是一種共軛不飽和腈，分子中的碳－碳雙鍵和氰基基團可以參與各種反應，如水合為丙烯酰胺、丙烯酸，與雙烯體發生雙烯合成，氫化為丙腈、丙胺，與丙烯酰胺發生共聚，電解偶聯為己二腈，以及用作醇、胺的氰乙基化試劑。首先對聚合物的組成進行了理化分析，得出該聚合物為丙烯醛的熱固型聚合物的結論.然后根據理論和所建立的回收塔模型，經化驗分析確定垢型，以制定清洗工藝過程中，并對物流系統、丙烯醛的分布情況進行了仿真計算，其計算結果和物流主要組分實測結果相吻合，結垢類型以聚合物為主，水垢、油垢次之。嚴加密閉，提供充分的局部排風和全面通風。操作盡可能機械化、自動化。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩），穿連衣式膠布防毒衣，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、酸類、堿類接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

二、高效流程

根據系統的結垢特點，確定清洗工藝過程，水沖洗-堿洗－水沖洗－堿洗－酸洗－水沖洗－中和－排污。在模擬工業流程的連續小試裝置上進行了丙烯腈和醋酸乙烯酯的水相沉淀共聚合在線研究。考察了連續小試裝置的操作特征等。通過聚合體系pH值和聚合溫度實時反饋控制技術，即時分析聚合過程特征，發現體系pH值是最敏感的操作參數，而且響應靈敏和精確，能及時提供一些非穩定聚合狀態的信息。

三、清洗系統

丙烯腈生產過程中，pH值控制對于產品質量有很大影響。由于pH值的變化是強非線性的，對這一參數的精確控制一直是生產中的一個難題。一直以來，我國丙烯腈裝置大循環系統控制均采用DCS分布式控制系統、手動方式調節，無法實現閉環穩定精確控制。當PH系統控制數值出現過高或過低時，容易造成丙烯腈產品酸性水解或聚合，在降低產量的同時還易發生設備堵塞現象，成為國內丙烯腈行業難以攻克的“瓶頸”。

2012年10月，化工二廠與國內科研部門合作，開發出丙烯腈裝置大循環PH值無模型控制技術。該技術突破了原控制方法存在框架限制，解決了非線性問題和大滯后等問題，將PH值系統數值由滯后調節變為前饋調節，實現了系統的穩定閉環控制。自2010年12月投入使用后，控制系統能夠連續自動運行，投用率大于95%，控制波動范圍在設定值之內。DCS控制系統和無模型控制系統之間可實現自動切換和手動切換，具有穩定性好、自動投用率高、精確控制的特點。

結合該裝置現有實時監控系統，采用對象鏈接和嵌入技術（OPC）建立客戶端，提取了集散控制系統（DCS）的關鍵工藝節點數據，通過添加硬件支持提取了可燃氣體和有毒氣體的濃度數據，開發了一套基于實時監測的丙烯腈裝置應急預警軟件，軟件能夠及時方便的獲取生產實時數據以及現場危險氣體濃度數據，并通過最小二乘支持向量機算法對實時數據進行預測，通過與經驗閾值比較，達到應急預警的功能。丙烯腈裝置應急預警軟件的開發，實現了丙烯腈生產的遠程監控、實時監測、非正常工況預警和應急控制。

四、治理方法

使用相當于廢水重量0.05‰-8‰的固體過硫酸銨或0.05‰-8‰固體過硫酸鉀或0.05‰-8‰固體氯酸鈉或 0.05‰-8‰的30%過氧化氫作為聚合引發劑，對丙烯腈濃度為2800mg/L或7603mg/L的高濃度丙烯腈廢水中的丙烯腈污染成分進行聚合反應，聚合反應使用電磁或機械攪拌，反應溫度為10-70℃溫度。然后用0.5%-1%的聚合氯化鋁（10%水溶液）或0.5%聚合硫酸鐵（12%水溶液）作為混凝劑，混凝去除聚合反應后的高濃度丙烯腈廢水中的聚合丙烯腈污染成分。若聚合反應時間為105分鐘，廢水中的丙烯腈去除率為96%（過硫酸銨作引發劑）、codcr去除率為66%-99%。工藝簡單合理，廢水治理效果好，生產成本低，具有較大實施價值和社會經濟效益。

丙烯腈用來生產聚丙烯纖維（即合成纖維腈綸）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、苯乙烯塑料和丙烯酰胺（丙烯腈水解產物）。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引發劑（過氧甲酰）作用下可聚合成一線型高分子化合物——聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈綸質地柔軟，類似羊毛，俗稱“人造羊毛”，它強度高，比重輕，保溫性好，耐日光、耐酸和耐大多數溶劑。丙烯腈與丁二烯共聚生產的丁腈橡膠具有良好的耐油、耐寒、耐溶劑等性能，是現代工業最重要的橡膠，應用十分廣泛。對8萬噸/年丙烯腈裝置的擴能技術改造進行研究，針對原有5萬噸/年丙烯腈裝置工藝特點、生產原理及存在的問題進行了分析，找到本裝置自身的生產瓶頸，根據裝置原生產工藝流程及反應﹑回收﹑精制各部分特點，提出了目前我廠丙烯腈裝置存在的主要問題:精制回收率低;吸收系統換熱效果差等，并對丙烯腈損失原因進行了分析，從而確定了擴能改造目標，調整了工藝參數并進行了核算和工藝研究。結果表明:在采用國產新型催化劑MB-96A后，通過工藝條件的優化與設備內構件的改造，將原裝置的生產能力擴大到8萬噸/年的規模是可行的，丙烯腈精制回收率在丙烯未折純時能達到93.8%，折純后能達到94%。經過裝置標定，對擴能后裝置運行情況、能物耗、經濟效益等方面進行了比較，總結改造中出現的問題和經驗。本次擴能改造既吸收了國內同類裝置改造的教訓又可為今后同類裝置改造提供寶貴的經驗，取得了顯著的經濟效益，具有較強的可推廣性。

結語

丙烯腈裝置是生產有機化工原料丙烯腈的設備，隨著工藝技術、工程技術和設備制造技術的不斷進步，丙烯腈裝置規模不斷擴大、設備高度集成。這在提高了生產效益和企業競爭力的同時，丙烯腈裝置采用高效清洗法，大幅度縮短了檢修工期，避免了因拆卸塔內構件造成的損壞，降低了檢修工期，節約了檢修費用。

[1]張沛存.丙烯腈精制損失機理分析及其改進措施[J].齊魯石油化工，2000.

[2]安煒.丙烯氨氧化合成丙烯腈[J].石油化工，1998.