关于腈纶装置脱单塔真空波动的研究分析

曾化勇 李嘉平 黄莹

(大庆石化公司腈纶厂聚合车间，黑龙江 大庆163714)

1、前言

大庆石化公司6.5万吨/年腈纶聚合装置是采用美国氰胺公司（ACC）专利技术，工艺上采用二步法水相悬浮聚合。装置共有四条生产线，每条线都有一套脱单系统，由于脱单塔是在负压下工作的，所以保证塔内真空度稳定，进而能够很好地脱出未反应单体，至关重要。一旦真空波动，物料中未反应单体将不能很好地脱出，直接随物料进入下一工段，这将会造成：①物料中所含单体会影响原液质量。②在水洗工序洗出的大量AN、VA、低聚物会严重影响排放污水COD指标【1】。③未反应单体挥发，不但污染环境，影响环保，还增大单耗。影响脱单塔真空度的因素有很多，本文将对引起真空波动的常见因素进行分析。

2、控制原理

聚合后的连续反应溢流浆液中含有聚合物、水、未反应单体、催化剂以及在反应过程中产生的其它盐类，这些物料在终止罐内经2%NaOH终止反应后，由终止出料泵送至脱单塔。浆液从脱单塔上部进入，4kg/cm2蒸汽从脱单塔底部进入，料液同蒸汽逆流而行。塔内共有15层波纹板填料，在波纹板填料表面，浆液被加热到单体的沸点以上，未反应单体和部分水汽化后从塔顶部进入冷凝器进行冷凝回收，脱出单体的浆液由塔底出料泵输送至下一工段。脱单塔是在绝压（由PI4810显示）约26kpa的条件下操作的，压力越小，单体沸点越低，因此在一定的真空度条件下操作可以降低单体沸点。脱单塔的真空度是由塔顶端的水环式真空泵所提供。原理如图1

3、脱单塔真空波动的原因分析

引起脱单塔真空波动主要有三个方面原因：①工艺控制；②设备故障；③仪表控制和检测。

3.1 工艺控制

3.1.1 脱单塔液位异常引起真空波动。正常控制脱单塔液位为60%。

（1）脱单塔高液位时，浆液大量进入使脱单塔顶端的气相空间变小，真空度同时变小。

（2）脱单塔无进料造成低液位或空塔时，由于进料管线和出料管线没有介质密封，空气渗入使真空度变小。

3.1.2 蒸汽加入量对真空度的影响。

（1）蒸汽加入量过大时，一方面蒸汽向上托着物料，使物料不能正常向下流动，同时还增大了聚合物中水分的蒸发，不利于浆液的后续处理。另一方面蒸汽随物料进入脱单出料泵体内，形成气缚现象，出料泵不能正常工作，这都容易形成高液位使脱单塔真空度变小。

（2）蒸汽压力不稳时，使得加入塔内的蒸汽量忽大忽小，不但不能很好脱出单体，而且也造成脱单塔液位不断波动，真空度也不断受到影响。

3.1.3 BR+1℃冷冻盐水引起真空波动。

BR+1℃冷冻盐水来水温度高或BR+1℃冷冻盐水流量不足时，汽化的单体和水蒸汽不能得到很好的冷凝，真空泵负荷是有限的，大量未被冷凝下来的气体弥漫在脱单塔的气相空间，使得绝压增大，真空度变小。

3.1.4 PHIC4805堵塞，致使回收单体和水的混合冷凝液下料不畅，引起真空波动。

在长期的生产过程中，单体自聚形成的低分子聚合物在冷凝器管程以及PHIC4805检测处积累堵塞，使得回收单体和水的混合冷凝液下料不畅通，冷凝液堵塞了冷凝器的管程，虽然PIC4819控制参数影响不大，但PI4810显示值却变大了，绝压增大，脱单塔内真空度变小[2]。

3.1.5 水环式真空泵的密封水量对真空的影响。

（1）密封水量小，不能很好地形成水环密封住真空系统，出现漏气现象，使得真空度变小。

（2）密封水量大，虽然形成水环密封很好，但真空泵的负荷变大，出现打水现象，抽真空的能力不足，同样使真空度变小。

3.1.6 真空泵的放空管线堵塞。

经过真空泵密封水冷却后的余留气体从排气管线排出放空，当排气管线有堵塞时，气体排不出去使得真空泵工作性能变差，不能很好抽真空，进而使脱单塔真空度变小。

3.2 设备故障

3.2.1 脱单系统有漏点。在脱单系统的各个连接点，如果出现漏点：如焊接裂缝、垫片密封不好、螺栓不紧固等现象，那么空气就会渗入塔内，使真空度变小。

3.2.2 水环式真空泵性能变差，抽真空的效果不好引起脱单塔内的真空变差，真空度变小。

3.3 仪表控制和检测

3.3.1 PIC4819控制阀故障，不能正常自动调节塔内真空度，致使塔内真空度变差。另外，刚开车时，操作人员忘记打开PIC4819控制阀前手阀，使PIC4819不能调节塔内压力，真空度变差。

3.3.2 PT4819导压管有聚合物堵塞，导致仪表检测失真，显示值与实际值不符，DCS控制曲线显示真空度波动。

4、真空波动的改进和处理措施

4.1 工艺改进。

在装置刚开工时，部分冷凝器和真空冷凝器的冷却介质是循环水，循环水的来水温度在15-20℃，脱单气体得不到很好的冷凝，导致放空排出的气体还含有大量单体，这不但污染环境，增大单耗，还经常引起塔内真空波动。后经技术设计改造，改投用BR+1℃冷冻盐水进行冷凝，真空波动等问题得到了解决。

4.2 根据引起真空波动的原因，采取相应措施进行处理。

（1）如果是液位异常，及时查看原因，疏通流程，降低液位；如果是蒸汽、BR+1℃冷冻盐水、真空泵密封水等公用工程异常，及时联系输送单位调整；如果是冷凝器有堵塞，则需要停车进行清理；如果是PHIC4805堵塞，不需停车，打开副线疏通堵塞聚合物即可。

（2）如果是真空泵或脱单出料泵性能差，立即切换备用泵；如果是脱单系统有漏点，立即查看关键连接点，堵漏密封真空。

（3）如果是仪表检测问题，联系仪表工进行调校。

结束语

综上分析，引起真空波动的原因主要可归纳为工艺控制问题、设备故障、仪表检测故障，一旦真空波动，操作人员应立即做出判断，找出引起真空波动原因，及时处理。根据本文分析讨论，不但提高了操作人员判断问题的高效性，还减少了对后续工段造成不良冲击。

[1]张海英.综合治理，降低腈纶污水COD的含量.油气田地面工程，4050407期.

[2]金城.腈纶装置脱单塔液位波动原因分析及改进措施.化工自动化及仪表，2006,33(1):89-91.