影响丙烯酸分离装置长周期运行的因素及对策

2020-01-13周永敏黄贵洪

化工管理 2020年13期

周永敏黄贵洪

(中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516086)

0 引言

长周期运行是丙烯酸生产装置降低生产成本、提高效益的主要途径之一，也是节约检修费用的有效措施。中海油惠州石化有限公司14wt/a 丙烯酸装置采用德国鲁奇公司专利技术两段氧化法生产丙烯酸，分离单元采用七塔分离精制，产品质量较好。装置于2012年9月投产，投产后由于粗丙烯酸分离塔中发生丙烯酸聚合的情况最为严重，每隔一段时间就需要停工清洗。为延长丙烯酸分离单元的运行周期，提高装置运行水平和经济效益，对影响粗丙烯酸分离塔运行周期的因素进行分析，并采取相应的改进措施。对策实施后，丙烯酸分离单元的运行周期从3个月延长至10个月。

1 工艺流程简介

丙烯酸分离塔的主要功能是从粗丙烯酸中分离萃取剂。丙烯酸和萃取剂混合物作为塔顶物流蒸出，在塔底得到浓缩的丙烯酸。塔顶物流经内置冷凝器和后冷器冷凝后，凝液收集在凝液盘中。丙烯酸分离塔回流泵将一部分冷凝液作为塔回流送至塔顶，少量凝液送至塔顶部用于内置冷凝器和后冷器喷淋，余下的部分凝液通过凝液盘液位调节送往丙烯酸回收塔。丙烯酸分离塔再沸器泵将塔釜物料循环至再沸器，再沸器热源为低压蒸气，通过调节蒸汽冷凝液流量控制分离塔底部温度。

2 影响丙烯酸分离装置长周期运行的因素

2.1 丙烯酸自身的聚合

丙烯酸分子含有羧基，化学性质活泼，另外带有乙烯基官能团，极易聚合。丙烯酸聚合主要有迈克尔加成反应聚合和自由基聚合两种。迈克尔加成反应生成二聚物或三聚物。自由基聚合引发剂(如过氧化物、过硫酸盐、亚硫酸盐等)、高温、光照(尤其是紫外线)等因素可导致丙烯酸快速聚合。丙烯酸的珠状聚合与端聚合在实际生产中伴随发生，生成的聚合物是丙烯酸生产中最常见的。上述各种聚合的发生均会使塔内的物料组成发生改变，由于生成大分子物质，导致塔内的传质传热受到影响，造成塔内温度上升。特别是在蒸馏分离操作时，丙烯酸发生相变的过程中，更易发生聚合反应，由此形成严重影响生产的恶性循环，甚至由于丙烯酸快速聚合而导致分离塔堵死[1]。

2.2 丙烯酸聚合物的累积影响

2.2.1 丙烯酸聚合物在塔板上的累积

丙烯酸分离塔有56 块塔板，正常进料板为第44 块。在塔底得到浓缩的丙烯酸后，经再沸器加热。这样就加大了对丙烯酸聚合物的雾沫夹带量，进而加快塔板上丙烯酸聚合物的集结，使塔釜温度、塔板间的压降进一步恶化发展。

2.2.2 丙烯酸聚合物在再沸器中的累积

丙烯酸在再沸器内壁上聚合并附着在上面，使再沸器的传热效率下降，热负荷降低。此时，为了维持系统的热平衡，再沸器蒸汽投入量加大，再沸器压力上升。随着附着层的逐渐加厚，再沸器的传热效率持续下降，最终导致再沸器不能正常工作。

2.2.3 丙烯酸聚合物在塔壁的累积

由于雾沫夹带的作用，丙烯酸聚合物被带入汽相中，在塔壁上冷凝发生聚合附着在壁面上。随着时间的推移当聚合物积累到一定厚度时，该物质会沿着塔壁向下运动掉落在塔板上，加剧了在塔板上的累积效应。

3 延长丙烯酸分离装置运行周期的措施

3.1 加入阻聚剂

对苯二酚(HQ)、对苯二酚单甲醚(MQ)和吩噻嗪(PZ)是丙烯酸生产中常用的三种阻聚剂。在实际生产中，阻聚剂一般加在塔的进料、回流、塔顶、塔盘、塔顶冷凝器/后冷器、塔的馏出管线等部位。为了防止聚合，3.37wt%的HQ/IPAC 阻聚剂溶液加入到塔回流线和冷凝器喷淋液中。同时为使阻聚剂发挥作用，向塔底部再沸器入口通入少量乏气(由40vol%的仪表风与60vol%的氮气组成)，以提供保证阻聚剂活性所必须的氧。

3.2 加入分散剂

在加入阻聚剂以最大限度减少丙烯酸聚合的同时，加入具有较好的丙烯酸聚合物分散效果的分散剂，可以有效遏制丙烯酸聚合物在设备表面沉积结垢。在塔进料管线处及塔釜再沸器处加注新型分散剂EC-3436B，有效降低了大块聚合物产生概率，改善再沸器运行状态，降低聚合物堵塞再沸器管束概率。

3.3 采用合理的设备结构

除了加阻聚剂和分散剂，合理的设备结构是不可或缺的丙烯酸防聚措施，并且可以与操作条件协同配合，以发挥出最佳的防聚效果。采用合理的设备结构以防止丙烯酸在设备中停滞。如采用无堰穿流塔盘或挡板塔盘以尽量减少精馏塔的死角；采用螺旋板换热器不仅提高了换热效率，也大大减小了换热器的死角。尽量缩短丙烯酸在设备中的停留时间，将塔盘、设备、管道以适当角度倾斜安装；塔釜缩颈等。采用不锈钢材质制造设备，丙烯酸对许多金属具有强腐蚀性，如非合金钢、铜、黄铜等，而对不锈钢不发生作用。遭腐蚀的设备表面会形成腐蚀沟槽、坑洼等，一改设备表面的平滑状态，为丙烯酸提供“庇护所”，成为丙烯酸滞留在设备中的死角，久而久之就形成了大块的聚合物，堵塞设备，造成生产运行不稳，甚至停车[2]。