丁二烯裝置長周期運行

鞠 超，周 彤，秦 勝，孫小利，王 星，陳豹

工藝與裝備

丁二烯裝置長周期運行

鞠 超1，周 彤2，秦 勝2，孫小利2，王 星2，陳豹2

（1. 中國石油撫順石化公司生產運行處，遼寧 撫順 113008； 2. 中國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丁二烯裝置的運行情況，該裝置自開工至今已經連續運行近2 a；在該裝置長周期運行的基礎上，分析了制約丁二烯裝置長周期運行的因素和產生原因，并提出了防范措施，為今后裝置的安穩長滿優運行，提供借鑒依據。

丁二烯；聚合；長周期；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，還可以為后續裝置丁苯橡膠、MTBE/丁烯-1裝置提供原料，是乙烯聯合裝置穩定長周期生產的關鍵單元。

因此，丁二烯裝置的長周期安全運行至關重要，本文從撫順石化16萬t/a丁二烯裝置的開工兩年來的經驗，結合2012年試生產過程中出現的問題，討論丁二烯長周期運行的條件和措施，并為裝置高負荷安全運行提供參考。

1 丁二烯裝置簡介

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，這些組份沸點相近，又能形成共沸物，當在分離系統中加入溶劑乙腈后，各組份間的相對揮發度差值增大。利用兩級萃取精餾的方法，先除去丁烷、丁烯，后除去碳四炔烴，即得粗丁二烯；再經兩級精餾除去重組份及丙炔，制得聚合級產品丁二烯。

2 制約丁二烯裝置長周期的原因分析

2.1 系統聚合堵塞

丁二烯生產過程中易產生各種聚合物，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。按照生產機理、生成條件的不同，這些聚合物分別發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丁二烯系統的核心單元，萃取單元運行的狀態，影響整個裝置的長周期運行狀況；在丁二烯萃取單元，主要易產生丁二烯橡膠狀聚合物，這種聚合物一般出現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年首次試車運行期間，出現過再沸器堵塞的現象，2013年停工檢修打開設備后發現的聚合物情況；丁二烯萃取單元再沸器聚合結焦堵塞情況見圖1。

通過丁二烯裝置兩年來的運行情況及試生產后的檢修狀況分析，認為系統出現聚合物的原因有以下幾點：

（1）檢修時系統的設備，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，再次開車極易引發更多的丁二烯自聚；

（2）檢修后開車前化學清洗依靠裝置本身的清洗線清洗時間短，清洗浸泡不徹底；

（3）正常運行過程中系統過濾器在清理后投入運行前沒有置換；

（4）阻聚劑加入量不足。

2.2 溶劑污染

乙腈在丁二烯裝置內作為萃取劑使用。在裝置正常運行的過程中，受碳四原料中碳五、丁二烯二聚物等雜質的影響，經過一定時間和數量的積累后就會導致溶劑萃取效果下降。

2012年乙烯裝置試車期間，由于裝置運行不穩定，裂解碳四中的碳五連續超標，為平衡物料，這些含碳五高的碳四不得不消化掉，這就使得乙腈的質量急劇下降，直接影響丁二烯裝置內的系統穩定性，導致粗丁二烯中乙烯基乙炔（VA）超標，同時使得抽余碳四中的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，有時達到兩次；進料換熱器每20 d左右就清理1次，嚴重影響了裝置的長周期運行。

2.3 公用工程

丁二烯裝置所用公用工程影響系統長周期運行的主要有中壓蒸汽和循環水溫度、壓力的變化；中壓蒸汽的壓力波動，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；第一萃取精餾塔塔釜溫度的波動，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。

同時中壓蒸汽壓力的波動對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生。

循環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定，影響炔烴的脫除及溶劑回收塔釜循環洗滌水中的乙腈含量，而且影響廢水中COD值。

3 丁二烯裝置長周期的防范措施

3.1 系統聚合防范措施

（1）開工前進行必要的化學清洗，先除去鐵銹，后鈍化除氧[2]。

（2）系統用 99.9 W%的氮氣進行置換，使系統的氧含量控制在1 000×10-6以下。

（3）嚴格監控，添加足量的阻聚劑；

3.2 溶劑污染的防范措施

溶劑乙腈的質量決定了丁二烯分離效果和丁二烯收率的重要指標，前面分析了影響溶劑乙腈的質量的因素；結合近兩年的實際生產經驗，并參照同行業的經驗做法，我們對保證乙腈的質量采取了一下措施：

（1）定期分析，實時掌握乙腈的運行情況；

（2）嚴格裂解碳四進料關，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，及時補充合格的阻聚劑；

（4）保證足夠的溶劑再生量，減少二聚物在溶劑中的積累；

（5）對清理機泵等操作排出的含有有害雜質，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量，經過經一年半的運行，也證明了以上措施起到了提高乙腈質量的作用；采取措施前后溶劑乙腈質量的變化對比情況見圖2。

3.3 公用工程的影響的防范措施

在丁二烯裝置運行的兩年來，共發送過3次由于中壓蒸汽壓力波動造成的停工，因此穩定的中壓蒸汽，對丁二烯裝置長周期運行尤其重要；本裝置設計中壓蒸汽為1.0 MPa，根據兩年來的運行經驗，在蒸汽壓力大于0.55 MPa時，可以低負荷維持運行，該狀態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 論

本文對丁二烯裝置運行期間出現的三個代表性問題，即萃取系統的聚合堵塞、精餾系統丁二烯聚合、溶劑污染進行了分析，從理論和實踐兩個方面找出以上問題出現的原因以及相應的防范措施，為延長丁二烯裝置的運行周期提供好的建議和幫助，進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時期運行的特點，提高穩定裝置長周期運行的操作水平。

當然,影響裝置長周期的因素與平常規范的日常操作、嚴格的生產管理分不開的；對于本裝置系統盲端管理、氧含量的管理、關鍵溫度的控制等因素還有待進一步提高和優化。

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

［2］潘祖仁.高分子化學(第二版)[M].北京：化學工業出版社，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年畢業于撫順石油學院石油加工專業，目前從事生產技術管理工作。E-mail：juchao@petrochina.com.cn。