影响T41081塔运转周期的因素分析及控制对策

果全成

摘要：T41081塔是丙烯酸精馏塔，其正常运转周期为30-40天，但是在实际运转中会出现其运转周期缩短至20-30天的现象，为了稳定系统运行，延长装置运转周期，从影响因素出发，制定出解决问题的方案，克服了影响高纯丙烯酸装置长周期运转的难题，为高效地生产出合格的高纯丙烯酸产品打下了坚实的基础。

关键词：熟化器；药剂（N2H4 80wt%）；高纯丙烯酸；运转周期

1 工艺流程简介

酯化级丙烯酸（CAA）和80wt% 的N2H4以及含有CB剂（铜盐）的阻聚剂在混合器Z4118B中混合后，进入熟化器Z4118A。在设有CW水夹套的Z4118A中反应，CAA中的醛类物质与N2H4反应，反应后的液体作为加料进入T41081塔塔釜，经过负压精馏，从塔顶得到除去醛类物质（糠醛[1]≤2wtppm）的高纯丙烯酸（能生成高分子聚合物[2]的高纯丙烯酸单体），经塔顶冷凝器E41281冷凝后用泵送入E41283进一步冷却后进入成品中间槽V4108A/B。釜液送往丙烯酸回收塔T41082塔釜，经闪蒸，从塔顶蒸馏出丙烯酸返回T41081塔作为加料，塔釜液定期送至废油中间槽V3138中，用醋酸稀释后送至废油贮槽。

2 影响运转周期的因素分析

2.1 生成的高沸点腙类化合物[3]的累积效应

2.1.1 腙类化合物在塔板上的累积：

T41081塔是HPAA的精馏塔，内设10块无堰筛板。其中第8、9、10号塔板板孔大于其它塔板板孔。反应后的丙烯酸溶液进入T41081塔釜后，经再沸器加热沸腾。这样就加大了对腙类化合物的雾沫夹带量，进而加快塔板上腙类化合物的集结，使塔釜温度，塔板间的阻力降进一步向恶化方向发展。

2.1.2 腙类化合物在再沸器中的累积

腙类化合物在再沸器内列管的壁面上聚合并附着在上面，使再沸器的传热速率下降，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，再沸器的传热速率持续下降，最终导致再沸器不能正常工作。

2.1.3 腙类化合物在塔下部塔壁面上的累积

由于雾沫夹带的作用，腙类化合物被带入汽相中，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2.1.1现象的影响。

2.1.4 腙类化合物在Z4118A（熟化器）中的累积

反应液进入Z4118A，在此间进行反应，生成腙类化合物。由于Z4118A有一定的容积，反应液在此的流速减慢，使腙类化合物在Z4118A的壁面上附着成为可能。腙类化合物的大量附着使Z4118A的传热速率下降，反应生成热不能及时撤走，造成反应温度升高，使丙烯酸二聚体（DAA）的生成量增多。由于丙烯酸二聚体为高沸点物质，使得塔釜温度进一步上升，随着釜温升高丙烯酸二聚体的生成量显著增加，加快塔釜温度的上升速度。

2.2 药剂（N2H4 80wt%）的影响

在联胺（N2H4 80wt%）与醛类的反应过程中，实际投入联胺量是过量的。过量投入是为了保证高纯丙烯酸产品中的醛类（糠醛）在2wtppm以下。但是，联胺的过量投入，同时会带来以下的不良影响：

2.2.1 降低塔内氧气含量，破坏其在塔内的阻聚作用

2.2.2 联胺在丙烯酸溶液中会引起溶液的粘度增加

2.3 腙类化合物及丙烯酸的自身聚合

由于存在不饱和键，腙类化合物随着温度的升高，聚合反应的反应速率有增大的趋势。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，导致塔内的传质传热受到影响。由于生成大分子物质，造成塔内温度上升。

3 工艺运行的优化

3.1 调整N2H4的加入量

根据酯化级丙烯酸的组成，适时调整N2H4的加入量。严格控制N2H4的加入量为N2H4：R-CHO=3.5：1（摩尔比），使系统内联胺含量不致过量太多，影响塔内的组成，破坏阻聚剂的效果。将N2H4的加入量由原来的1.5-2.0kg/h改为1.0-1.4kg/h。

3.2 对T41081塔的加料管线、N2H4的加入喷嘴及Z4118B进行改造

3.2.1 T41081塔加料管线的改造

原设计T41081塔加料管线由LC31271调节阀后引出，T31071塔的小幅度波动，都会造成T41081塔的加料流量难以控制，极不稳定。从而影响T41081塔的稳定运行。将加料管线改为由LC31271调节阀前引出后，消除了其不稳定因素的干扰，使得T41081塔加料流量平稳。

3.2.2 N2H4的加入喷嘴的改造

由于N2H4的加入喷嘴的孔径较大（3mm），在装置运行中常会有少部分丙烯酸倒流入喷嘴的入口管处，造成丙烯酸与N2H4在该处反应，既消耗N2H4，又因为大量反应热不能及时带走而形成高温，使得该处管线的防腐能力下降，腐蚀严重。有时甚至出现穿孔，造成N2H4泄漏，导致系统停车。将N2H4加入喷嘴的孔径由3mm改为1mm后，此问题得到解决。

3.2.3 Z4118B混合器的改造

Z4118B为料液混合器，N2H4与醛类反应的充分与否与混合效果密不可分。Z4118B原混合器为两路进料，在混合器内旋转混合，行程为400mm。由于其混合能力有限，混合效果受到一定影响。将Z4118B由两路进料改成四路进料同时增加行程到500mm，其混合效果得到提高，使N2H4与醛类充分进行反应。

3.2.4 控制T41081塔釜出量

严格控制T41081塔釜出量FC413812流量为400L/h。从而保证T41082塔馏出量的稳定，进而保证T41081塔加料量不会因T41082塔馏出量的波动带来冲击。

3.3 严格控制工艺参数

对塔温、塔釜液位、塔压力等工艺参数进行严格监控，降低系统中的工艺波动带来的聚合可能性。对于因塔压及蒸汽投入量的波动造成的温度偏离要及时准确地调整，避免塔内上升蒸汽的大量增加而引起的雾沫夹带量瞬时增大对T41081塔造成的影响。

3.4 定期清除聚合物

定期清洗T41081、T41082塔釜过滤器中的棕褐色聚合物。这是腙类化合物的聚合物，必须定期清除，保持塔内的组分一定，系统才能稳定运转。

3.5 运转末期，加大阻聚剂和氧气的投入量

运转末期，需加大阻聚剂和氧气的投入量（阻聚剂：FG414821由7.2L/h提至8.8L/h，FG414822由14.4L/h提至17.6L/h；氧气：FG417811由1Nm3/h提至1.2Nm3/h，FG417812由0.6Nm3/h提至0.8Nm3/h），消减因为塔内的腙类化合物和丙烯酸等聚合物的累积效应的影响，使系统中的丙烯酸等聚合的可能性下降。

4 结束语

通过对影响T41081塔运转因素的分析，采取正确的控制对策，从而延长了T41081塔的运转周期。使得高纯丙烯酸装置的运转周期和产品质量均达到历史最佳状态，进入世界同行业先进行列。

参考文献

[1]徐寿昌.有机化学[M].北京：高等教育出版社，1993：417.

[2]汪巩有机化学[M].北京：高等教育出版社，1985：32.

[3]潘祖仁.高分子化学[M].北京：化学工业出版社，1997：185.