丁二烯装置腈烃比的优化研究

徐洋

摘 要：文章研究了丁二烯装置在不同生产负荷下的腈烃比，通过相关试验数据，分析出了在当前的生产条件下，最佳的腈烃比与生产负荷之间的对应关系，这些试验研究有利于丁二烯装置的正常运转，为之后丁二烯装置的稳定运行提供了借鉴依据。

关键词：丁二烯装置;腈烃比;优化研究

1 丁二烯装置简介

丁二烯装置采用乙腈法丁二烯萃取精馏工艺，从乙烯装置提供的粗C4原料中分离出纯度为99.5%wt的1，3-丁二烯产品，其中产品回收率非常高，可以达到98%。在生产过程中，主要的副产品有混合丁烷-丁烯、丙炔和C4炔烃、丁二烯和C5等。丁二烯装置的设计能力非常高，目标达到年产十万吨以上，每年的操作时间可以保证近万小时。在利用此装置进行丁二烯生产时，一般是利用萃取精馏的方法，这种方法可以生产出高纯度的1，3-丁二烯，它的原理是在原料中加入一种特殊的溶剂，即乙腈，这种方法可以提高待分离组分的相对挥发度，然后利用精馏的方法分离开原本难以分离的组分。

丁二烯装置在设备的结构和布置上进行了良好的工程设计以及工程实践，整个装置由原料准备单元、萃取精馏单元、压缩单元、丁二烯精馏单元等单元组成，另外，为了保证装置的正常运行，设计人员还在装置中配备了辅助系统。整个装置中最关键的是萃取精馏单元，萃取精馏的目的是，当乙腈溶剂存在时，利用精馏工艺将C4烷烃和C4烯烃从1，3-丁二烯中分离。从原料准备单元送来的C4原料首先经过进料蒸发器进行部分气化，然后进入萃取精馏设备。利用这种方法可以更加方便的实现物质的分离，使得工艺过程生产效率更高。

2 腈烃比的相关研究

在丁二烯装置中，乙腈泵的作用是提供溶剂向丁二烯萃取塔和炔烃萃取塔中提供溶剂乙腈。溶剂的多少直接关系到整个工艺过程的成功与否，因此乙腈泵的工作状态直接关系到整个装置的运转，在研究腈烃比时，必须对乙腈泵进行研究。乙腈泵采用耐高温单端面波纹管进行机械密封。但是这种方式非常容易遭到破坏，一旦发生泄漏，会严重污染环境，而且还会造成安全隐患。因此，这种装置需要一定的改变，这样才能更好的提供溶剂，对乙腈泵进行技术改造之后，因为循环冷却系统的存在，里面的乙腈浓度不存在，不会发生泄漏情况，运行状态良好，消除了安全隐患，同时大大减少了维修费用。这样乙腈泵就能更好的提供溶剂，为研究腈烃比提供方便。

根据装置的相关研究和相关实践，我们得到，腈烃比如果太高，塔内恒定浓度会比较高，这时会增加动力消耗以及蒸汽消耗，并且会使得塔釜反丁浓度太高，从而使最终的产物丁二烯不合格。相反，如果腈烃比比较低的化，C4各组分的相对挥发度会出现不明显的差值，最终导致各组分的分离效果不好，使得丁二烯从塔顶中过多损失，从而影响丁二烯的产量。

为了得到关于腈烃比的最佳数值，我们经过了详细的研究，通过对装置在60%、70%、80%、90%和100%负荷下腈烃比的研究，我们发现，不同的装置负荷作用下，最佳的腈烃比数值是不同的，而且腈烃比在每个负荷状态下的应用范围也是有所区别的，其中溶剂的加入速度、萃取精馏的工艺效果、以及装置每个环节的配合都对腈烃比有非常大的影响，这就需要在不同的装置负荷下，调整不同的腈烃比，这样才能保证丁二烯装置的稳定运行以及整个工艺过程的高效化和合格化。

3 腈烃比的优化

①乙腈含水量的优化;乙腈含水量对整个工艺过程有着十分重要的作用，其中对萃取系统的分离效果影响重大，是萃取精馏系统中的一个重要指标，其中乙腈含水量对腈烃比的具体影响体现在对各种烃类组分的相对溶解度上。在整個工艺过程中，当乙腈含水量增加时，工艺中的各种烃类组分的相对溶解度会相对增加，但是，这个值会出现饱和，当乙腈含水量增加到一定值时，这些烃类组分的相对溶解度不再增加，会出现降低的情况。另外，乙腈含水量太大时，对溶剂的溶解度也会造成一定的影响，从而降低分离效果，严重影响了对丁二烯的生产工艺过程。除了前面两种情况之外，过高的乙腈含水量还会对装置的其他系统造成过大的负担，从而不利于经济效益。因此，在整个工艺生产过程中，乙腈含水量应该控制在一个合理的范围之内，既要保证较小的腈烃比，又要满足较低的生产温度，这样才能实现生产效益的最优化;

②系统二聚物含量的优化;丁二烯装置中，乙腈的循环系统中会产生很多二聚物，这些物质含量太高会影响乙腈的萃取效果，从而不利于腈烃比的优化。因此，在进行腈烃比的优化时，可以通过优化二聚物含量的方法。在进行实际的生产过程中，这些二聚物的积累会对生产造成影响，因此及时将这些二聚物分离，从而保证系统中动力的保留以及其他工艺过程的正常运转，然后再进行萃取过程。通过对这些二聚物及时分离，达到生产过程中二聚物含量的优化效果，经过相关的试验可知，这种优化方法对腈烃比的优化有着非常重要的意义。

丁二烯装置在运行稳定时，控制好它的负荷量，并选择合适的腈烃比，就可以使丁二烯的生产效率更佳。另外，在生产过程中不能只是追求工艺的精确化，还需要考虑经济效益的最大化，因此，对于腈烃比要经过适当的优化，从乙腈含水量和系统二聚物的含量两方面着手进行腈烃比优化，对整个生产工艺的工作效率和经济效益非常关键。

参考文献：

[1]曹旺.碳五对丁二烯装置影响分析[J].中国化工贸易，2017（13）.

[2]常利超.丁二烯装置危害因素分析及安全控制措施[J].石油化工安全环保技术，2015（4）.

[3]李增辉，李硕.丁二烯装置乙腈泵改造简析[J].电子制作，2014（13）.