苯乙烯装置应急加药设施的设计

台宁宁,邹培轩

(中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101)

苯乙烯是一种重要的化工原料，可用于生产聚苯乙烯、合成橡胶等产品。苯乙烯化学性质活泼，极易聚合，且苯乙烯的聚合反应为放热反应，温度升高反过来会加快聚合反应，若不加以控制，苯乙烯会在储存容器或操作容器内发生“爆聚”。轻度的苯乙烯聚合会影响产品质量，而苯乙烯发生“爆聚”会影响装置的重新开工周期，“爆聚”放出的大量热量导致苯乙烯气化，并在设备管口、塔内件等位置聚合，同时设备内压力持续升高，最终导致设备爆裂。

发生苯乙烯“爆聚”的工况主要为停电工况，此时装置停止运行，阻聚剂停止加注，苯乙烯装置精馏单元塔釜内存有大量的苯乙烯，塔釜内温度较高，且阻聚剂为消耗型的药剂，其浓度随时间延长不断降低，若不采取措施，一段时间后就会发生苯乙烯“爆聚”。为避免苯乙烯发生“爆聚”，本文以某炼厂苯乙烯装置为例，设计了一套应急加药设施，在该装置停电及其它非正常工况，可向精馏单元苯乙烯塔釜内注入大量的阻聚剂，在一定程度上抑制苯乙烯“爆聚”倾向，

1 应急加药设施流程

苯乙烯装置的应急加药设施流程见图1。应急加药设施包括一个应急阻聚剂罐、一台应急阻聚剂卸料泵和一台应急阻聚剂进料泵。其中应急阻聚剂卸料泵采用气动隔膜泵，用于一次性向应急阻聚剂罐内加入阻聚剂。应急阻聚剂罐设置氮封，并设置一台安全阀。应急阻聚剂进料泵采用隔膜计量泵，并设置副线。应急阻聚剂罐及阻聚剂管线采用电伴热，伴热维持温度25℃，以防止阻聚剂凝结。

在苯乙烯装置正常生产过程中，应急阻聚剂进料泵处于关停状态，副线关闭，应急阻聚剂罐保持氮封。当发生非停电应急情况，保持副线关闭，启动应急阻聚剂进料泵，实现应急阻聚剂的加注。当发生停电应急情况，关闭应急阻聚剂进料泵进出口切断阀，打开副线，同时关闭应急阻聚剂罐氮封，打开连接氮气管网管线阀门，将氮气引入应急阻聚剂罐，以氮气作为压力源，实现应急阻聚剂的加注。

图1 苯乙烯装置应急加药设施

应急阻聚剂加注点按需要设置。对于塔釜含有大量苯乙烯的塔，必须设置加注点。该装置加注点包括精馏单元的脱氢液预分塔、乙苯/苯乙烯塔及精苯乙烯塔的塔釜。加注点可设置在塔最下一层填料的上方，阻聚剂经过填料后，能分布较为均匀的到达塔釜，以提高阻聚效果。加注管线上需设置流量计，方便对加注流量进行监控。

2 阻聚剂选择

自20世纪70～80年代至今，阻聚剂经历了三代发展历程。第一代阻聚剂目前大多与其它组分复配使用，其单独使用效果差，且具有较大的毒性。第二代阻聚剂以DNPC、DNBP、哌啶类氮氧自由基阻聚剂为代表，阻聚性能有了较大的提高，在苯乙烯装置被广泛的使用。第三代阻聚剂为复配型阻聚剂，其特点为低毒高效。

目前该装置使用的阻聚剂有DNBP、精馏阻聚剂(哌啶类氮氧自由基阻聚剂)及TBC。TBC化学组分为对叔丁基邻本二酚，DNBP化学组成为2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚，这两类阻聚剂相较精馏阻聚剂，毒性都较大。考虑到加药安全性，本应急加药设施选用精馏阻聚剂作为应急阻聚剂，其化学组成为4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基，该阻聚剂属于第二代阻聚剂，其性质稳定，毒性小，阻聚效果好。应急阻聚剂性质见表1。

表1 应急阻聚剂性质

3 平面布置

苯乙烯装置内正常运行过程中使用的阻聚剂需集中布置在装置边界，以方便阻聚剂的卸车装罐。应急阻聚剂毒性较小，为减少应急加注的管路长度，减短应急加注反应时间，将应急加药设施布置在精馏区。应急加药设施周边设置围堰，以防止阻聚剂泄露。考虑到应急阻聚剂对眼睛的毒性作用，在应急加药设施附近设置洗眼器。

4 操作过程中的注意事项

为保证应急加药设施的正常使用，在应急工况下起到抑制“爆聚”的效果，同时保证人员安全，应急加药设施使用过程中应注意以下事项：

(1)应急阻聚剂一次性加入到应急阻聚剂罐中，加药时操作工需注意个人防护。操作工应身穿防护服，头戴面罩或安全护目镜，加药完成后应彻底清洗脸部、手部、及任何暴露的皮肤。若加药过程中阻聚剂飞溅至眼睛内，应立即使用洗眼器，用大量清水清洗，必要时送医诊治。

(2)应急阻聚剂加入到应急阻聚剂罐中后，阻聚剂罐采用氮封，以保证阻聚剂罐的封闭和罐内压力的稳定。

(3)精馏阻聚剂温度不能超过55℃，否则会发生分解。为防止阻聚剂凝结堵塞管道或发生局部超温分解，应急设施及加注管道采用电伴热便于控温。

(4)应急阻聚剂进料泵至塔管线上设置有流量计，在应急加药过程中要密切关注流量计数值，保证有足量的应急阻聚剂加入到塔釜内。

(5)在应急阻聚剂正常加注的情况下，仍应密切关注精馏单元塔顶的温度及压力变化情况，若温度升高或压力升高，应加大应急阻聚剂的加注量，同时采取有效措施降低塔内压力。

5 其它辅助措施

塔釜内苯乙烯温度是导致苯乙烯“爆聚”的主要因素。建议的苯乙烯储存温度应小于25℃[1]。而塔釜内的温度可达115℃。苯乙烯温度超过65℃，就会发生“爆聚”[2]。因此，在应急工况下除了需注入大量阻聚剂外，降低塔釜内苯乙烯的温度同样是抑制“爆聚”的关键。建议在塔釜位置设备外壁设循环水盘管，通过水的降温作用将塔釜温度降至65℃以下。

停电对于苯乙烯装置而言属于严重事故工况，即使已设置有应急处理措施，平时仍应注意避免此类工况的发生。操作工应定期检查事故电机，保证事故电机位于自动位置。当装置停电时，若6s内未启动事故电源，操作工应手动打开事故电机，保证装置快速恢复到正常运转状态。

6 结论

苯乙烯装置精馏单元塔釜内存有大量的苯乙烯，在停电工况下有“爆聚”的危险。本文提供的应急加药设施可在停电工况下使用，快速地向精馏单元塔釜内注入大量的阻聚剂，抑制苯乙烯“爆聚”倾向，保证设备和人员安全。