影响丙烯腈装置长周期运行的因素探讨

霍凤华 张平 徐长明（吉林石化公司丙烯腈厂）

影响丙烯腈装置长周期运行的因素探讨

霍凤华 张平 徐长明（吉林石化公司丙烯腈厂）

以丙烯腈装置为例，根据多年来丙烯腈装置的运行情况，对影响装置长周期运行的因素进行探讨，提出优化工艺操作、应用分散剂和阻聚剂、在线清洗技术的应用等措施，从而延长丙烯腈装置的运行周期，减少装置检修次数，为企业带来了显著的经济效益、环保效益和社会效益。

丙烯腈装置 长周期运行 影响因素 探讨

1 概述

吉林石化公司丙烯腈装置是吉化30×104t/a乙烯工程的配套工程，采用美国BP公司的工艺技术，于1997年10月建成投产，原设计规模6.6×104t/a，至2000年丙烯腈装置实际生产能力已达8×104t/a。为了满足下游装置发展需要，2000年公司对丙烯腈装置进行扩建改造，从8×104t/a改造到10.6×104t/a，并于2002年6月实施完毕。2003年新建成第二套丙烯腈装置（简称二丙），规模为10.6×104t/a，丙烯腈装置生产能力达到21.2×104t/a。2005年第三套丙烯腈装置（简称三丙）开始建设，2010年建成投产，丙烯腈装置总能力达到42×104t/a。通过这三套装置多年的运行情况来看，装置运行周期很难达到一年以上，运行到半年左右，反应气体冷却器E-8102就出现堵塞迹象，或者精制系统各塔塔板有聚合现象，严重时反应系统无法正常运行，精制系统产品质量不合格，造成装置被迫停车检修，因此，工厂一直在探索延长丙烯腈装置运行周期的方案。

2 影响因素及解决措施

2.1 反应气体冷却器E-8102

反应气体冷却器E-8102是丙烯腈装置中的一个关键设备，从反应器出来的反应气体必须经过E-8102冷却到一定温度后再进入急冷塔。反应气体在E-8102的冷却过程中，细颗粒催化剂、一些大分子聚合物及烃类物质反应生成的碳，逐渐附着在列管内壁上，慢慢形成垢层，堵塞E-8102列管，使列管流通面积减小。当列管堵到一定程度时，反应器压力逐渐上升，流速下降，副反应增加，反应效果下降，导致消耗上升，最后导致反应器无法正常运行，不得不停车对E-8102列管进行清洗，增加了设备检修费用。同时在装置停开车过程中也增加了原料及产品的损失，降低了装置的经济效益，因此可以说，反应气体冷却器E-8102是制约丙烯腈装置长周期运行的一个瓶颈问题。

2.1.1 优化工艺操作

1）适当降低反应器压力。在保证丙烯腈单收、转化率情况下尽量降低反应压力，保持反应气体流经E-8102时有较高的流速，减少反应气体中的催化剂及杂质在冷却器列管内壁结垢的几率。

2）适当提高出口气体温度。适当提高E-8102出口气体温度，减少有机物在E-8102列管内的聚合，设计控制温度为210~230℃，实际控制在220~230℃。

3）做好定期切换“U”管的工作。催化剂中的活性组分在反应过程中升华，并在“U”管壁上凝结，不但使反应器散热效果降低，同时也使催化剂中活性组分的浓度降低，而导致催化剂的选择性降低，相对增加了副反应速度，使聚合物的浓度相对增高，E-8102堵塞的可能性增大，不利于系统的长周期运行。所以，根据反应器的反应状况，每周对两组“U”管进行切换，充分保证催化剂活性组分的浓度，提高催化剂的选择性，相对降低副反应速度和聚合物的浓度，也降低了聚合物在E-8102管壁上的集结速率，从而延长了E-8102的运行周期。

4）平稳控制反应器压力。在装置实际运行过程中，尽量保证稳定的反应负荷和平稳的反应压力，这样可以确保旋风分离器入口气速稳定和分离效果，控制进入E-8102的反应气体中催化剂颗粒的浓度。

5）开车过程中，散热水系统升温升压要缓慢，防止对E-8102产生热冲击。

6）在日常操作中，控制好氨比，减少醛和酮的生成，以免堵塞列管。

2.1.2 在线清洗技术的应用

该技术主要是通过在E-8102的上管箱中增设一个喷头，将硫铵固体颗粒喷射到管程中，通过定期喷射，减少列管堵塞的机会，延长E-8102的运行周期。目前，该技术已在国内部分丙烯腈装置应用，效果非常明显，但由于长时间喷撒硫铵，须对E-8102换热器管板采取特殊防护措施，以免管板因冲刷而腐蚀，丙烯腈厂已对该技术的应用情况进行了考察，拟采用该技术。

2.2 精制各塔塔板聚合

丙烯腈装置运行到后期，聚合物会在塔内逐渐积累，附着在塔板上，使浮阀升降受阻，需增大热量才能维持塔的运行，因此塔的釜温会升高，最后影响塔的分离效果，造成产品质量不合格，影响产品出库，装置被迫停车。采用以下解决措施。

1）向吸收塔T-8103及回收塔T-8104大循环系统中加入分散剂，分散剂可对聚合物进行分散，减少其在塔内积累，改善大循环水质，降低换热器因聚合物堵塞的机会，延长吸收塔及回收塔的运行周期。

2）通过向脱氢氰酸塔T-8106塔釜加入脱盐水，控制脱盐水量0.4%左右，既可保证产品中的水含量，又能减少丙烯腈在再沸器中的聚合，延长再沸器及塔的运行周期。

3）脱氢氰酸塔T-8106阻聚剂的加入量必须保证，量小时必须及时调整。

4）成品塔T-8107阻聚剂填加系统应恢复，这样可减少聚合，每次装置检修时，T-8107塔塔板聚合物都很多，严重时浮阀都不动作，这些都是丙烯腈聚合物，因此，阻聚剂的加入可以改变这一状况，延长塔的运行周期。阻聚剂填加系统恢复存在的问题主要是计量泵打量不稳，导致阻聚剂含量不稳，这样产品中间罐阻聚剂含量不易控制，因此必须选择合适的计量泵来改变目前存在的状况。

5）精制系统更换新型的阻聚剂，抑制塔及再沸器垢物的生成，延长精制系统运行周期。

2.3 四效蒸发系统换热器易堵

四效蒸发系统是通过加入蒸汽，控制一效蒸发器温度125℃来蒸发处理回收塔来的废水，凝液作为泵的封水，残液送入急冷塔T-8101系统。由于温度较高，废水中的聚合物会在蒸发器列管中聚合堵塞列管，随着列管堵塞，换热器换热效果下降，蒸发量减少，大部分废水变成残液送入急冷塔，最后送入废水焚烧系统，造成渣油消耗上升。因此，延长四效运行周期对整个装置来说意义非常重大。为此，广大技职人员根据多年经验，采取以下措施延长四效装置运行周期：

1）定期对各效循环泵的入口过滤器进行清理，提高蒸发器循环量。

2）定期对凝液泵过滤器进行清理，保证凝液量。

3）对四效蒸发系统进行改造，如图1。通过改造，一效、二效可单独切换下来，进行检修清理换热器，不影响四效系统的运行。

4）在蒸发器停车检修时，对除沫网进行检查，发现损坏或变硬及时进行更换或处理。

5）对蒸发器壳程，选择专业化学清洗公司进行化学清洗。

3 结论

1）分散剂和阻聚剂的应用，可以降低回收塔、四效蒸发系统和精制系统的结垢趋势，降低装置的蒸汽用量。

2）分散剂和阻聚剂的应用，延长了精制再沸器的运行周期，不仅提高了装置操作效率，而且减少了设备的清洗频次，提高了装置的安全保障。

3）通过优化操作及技术改造，能够延长装置的运行周期至1年以上，由原来的1年两次检修，缩减为1次。按1次检修10d，检修费用200×104元，每天丙烯腈产量为300t，每吨丙烯腈纯利润0.3×104元计算，每年可创利1100×104元，效益非常可观。

4）通过技术改造，装置检修次数减少，因装置检修带来的风险也减少，为装置创造了显著的经济效益、环保效益和社会效益。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.005

霍凤华，2008年毕业于北京化工大学，工程师，从事化工生产工作，E-mail：jh-huofh@petrochina.com.cn，地址：吉林省吉林市吉林石化公司丙烯腈厂，132021。

2011-12-18）