丙烯腈装置系统高效清理方法浅析

2013-08-15杨志刚

中国新技术新产品 2013年12期

杨志刚

（大庆石化公司化工二厂，黑龙江大庆 163714）

一、清洗准备

丙烯腈是无色有刺激性气味的易燃液体。有毒，略溶于水，易溶于一般有机溶剂。是一种共轭不饱和腈，分子中的碳－碳双键和氰基基团可以参与各种反应，如水合为丙烯酰胺、丙烯酸，与双烯体发生双烯合成，氢化为丙腈、丙胺，与丙烯酰胺发生共聚，电解偶联为己二腈，以及用作醇、胺的氰乙基化试剂。首先对聚合物的组成进行了理化分析，得出该聚合物为丙烯醛的热固型聚合物的结论.然后根据理论和所建立的回收塔模型，经化验分析确定垢型，以制定清洗工艺过程中，并对物流系统、丙烯醛的分布情况进行了仿真计算，其计算结果和物流主要组分实测结果相吻合，结垢类型以聚合物为主，水垢、油垢次之。严加密闭，提供充分的局部排风和全面通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（全面罩），穿连衣式胶布防毒衣，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

二、高效流程

根据系统的结垢特点，确定清洗工艺过程，水冲洗-碱洗－水冲洗－碱洗－酸洗－水冲洗－中和－排污。在模拟工业流程的连续小试装置上进行了丙烯腈和醋酸乙烯酯的水相沉淀共聚合在线研究。考察了连续小试装置的操作特征等。通过聚合体系pH值和聚合温度实时反馈控制技术，即时分析聚合过程特征，发现体系pH值是最敏感的操作参数，而且响应灵敏和精确，能及时提供一些非稳定聚合状态的信息。

三、清洗系统

丙烯腈生产过程中，pH值控制对于产品质量有很大影响。由于pH值的变化是强非线性的，对这一参数的精确控制一直是生产中的一个难题。一直以来，我国丙烯腈装置大循环系统控制均采用DCS分布式控制系统、手动方式调节，无法实现闭环稳定精确控制。当PH系统控制数值出现过高或过低时，容易造成丙烯腈产品酸性水解或聚合，在降低产量的同时还易发生设备堵塞现象，成为国内丙烯腈行业难以攻克的“瓶颈”。

2012年10月，化工二厂与国内科研部门合作，开发出丙烯腈装置大循环PH值无模型控制技术。该技术突破了原控制方法存在框架限制，解决了非线性问题和大滞后等问题，将PH值系统数值由滞后调节变为前馈调节，实现了系统的稳定闭环控制。自2010年12月投入使用后，控制系统能够连续自动运行，投用率大于95%，控制波动范围在设定值之内。DCS控制系统和无模型控制系统之间可实现自动切换和手动切换，具有稳定性好、自动投用率高、精确控制的特点。

结合该装置现有实时监控系统，采用对象链接和嵌入技术（OPC）建立客户端，提取了集散控制系统（DCS）的关键工艺节点数据，通过添加硬件支持提取了可燃气体和有毒气体的浓度数据，开发了一套基于实时监测的丙烯腈装置应急预警软件，软件能够及时方便的获取生产实时数据以及现场危险气体浓度数据，并通过最小二乘支持向量机算法对实时数据进行预测，通过与经验阈值比较，达到应急预警的功能。丙烯腈装置应急预警软件的开发，实现了丙烯腈生产的远程监控、实时监测、非正常工况预警和应急控制。

四、治理方法

使用相当于废水重量0.05‰-8‰的固体过硫酸铵或0.05‰-8‰固体过硫酸钾或0.05‰-8‰固体氯酸钠或 0.05‰-8‰的30%过氧化氢作为聚合引发剂，对丙烯腈浓度为2800mg/L或7603mg/L的高浓度丙烯腈废水中的丙烯腈污染成分进行聚合反应，聚合反应使用电磁或机械搅拌，反应温度为10-70℃温度。然后用0.5%-1%的聚合氯化铝（10%水溶液）或0.5%聚合硫酸铁（12%水溶液）作为混凝剂，混凝去除聚合反应后的高浓度丙烯腈废水中的聚合丙烯腈污染成分。若聚合反应时间为105分钟，废水中的丙烯腈去除率为96%（过硫酸铵作引发剂）、codcr去除率为66%-99%。工艺简单合理，废水治理效果好，生产成本低，具有较大实施价值和社会经济效益。

丙烯腈用来生产聚丙烯纤维（即合成纤维腈纶）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、苯乙烯塑料和丙烯酰胺（丙烯腈水解产物）。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引发剂（过氧甲酰）作用下可聚合成一线型高分子化合物——聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈纶质地柔软，类似羊毛，俗称“人造羊毛”，它强度高，比重轻，保温性好，耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。丙烯腈与丁二烯共聚生产的丁腈橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能，是现代工业最重要的橡胶，应用十分广泛。对8万吨/年丙烯腈装置的扩能技术改造进行研究，针对原有5万吨/年丙烯腈装置工艺特点、生产原理及存在的问题进行了分析，找到本装置自身的生产瓶颈，根据装置原生产工艺流程及反应﹑回收﹑精制各部分特点，提出了目前我厂丙烯腈装置存在的主要问题:精制回收率低;吸收系统换热效果差等，并对丙烯腈损失原因进行了分析，从而确定了扩能改造目标，调整了工艺参数并进行了核算和工艺研究。结果表明:在采用国产新型催化剂MB-96A后，通过工艺条件的优化与设备内构件的改造，将原装置的生产能力扩大到8万吨/年的规模是可行的，丙烯腈精制回收率在丙烯未折纯时能达到93.8%，折纯后能达到94%。经过装置标定，对扩能后装置运行情况、能物耗、经济效益等方面进行了比较，总结改造中出现的问题和经验。本次扩能改造既吸收了国内同类装置改造的教训又可为今后同类装置改造提供宝贵的经验，取得了显著的经济效益，具有较强的可推广性。