苯乙烯精馏阻聚剂性能分析及阻聚措施

刘雪丰

摘要：苯乙烯是用苯取代乙烯的一个氢原子形成的有机化合物，在各种化工原料中都有它的影子存在，是很重要的有机化工原料，也是最基本的芳烃类化学品。乙烯基的电子与苯环共轭，不溶于水，溶于乙醇、乙醚中，暴露于空气中会逐渐发生聚合及氧化反应。苯乙烯在工业上是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，一般采取乙烯脱氢法制备，但苯乙烯单体具有自聚性质，常温下就可以发生聚合，温度越高，聚合反应越快。所以，苯乙烯在生产过程中特别是精馏过程中很容易发生聚合反应，工业上通常添加阻聚剂来抑制苯乙烯的聚合。

关键词：苯乙烯；精馏阻聚剂；性能分析；阻聚措施

一、苯乙烯精馏阻聚剂的发展

阻聚剂是一种工业助剂，通常用于防止聚合作用的进行。阻聚剂分子与链自由基反应，形成非自由基物质或不能引发的低活性自由基，从而使聚合终止。为了减少在苯乙烯精馏过程中苯乙烯单体聚合的损失，保证精馏系统的正常进行，在生产工艺中，必须在精馏过程中加入阻聚剂。自苯乙烯单体工业化生产以来，人们不断的进行苯乙烯精馏阻聚剂的研制开发，NSI是70～80年代普遍使用的第一代苯乙烯精馏阻聚剂，它的缺点是毒性大、污染重、阻聚效率不高、耐热性也差。上世纪80年代后，人们通过在2，4二硝基苯酚（DNP）结构中引入甲基、乙基、丁基等基团，降低了阻聚剂的毒性，提高了其在苯乙烯中的溶解度，2，6-二硝基-对甲酚（DNPC）、4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP）开始在苯乙烯生产装置上使用，其中4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP）是二代精馏阻聚剂中最典型的代表，具有低毒、无腐蚀、易溶解、耐高温、阻聚性优良的特点，可有效减少苯乙烯的聚合反应。20世纪90年代以来，一些新型的低毒、高效、环保型的阻聚剂开始在苯乙烯装置上试用。这些阻聚剂多采用2～3种组分复配而成，阻聚效率明显高于2，6-二硝基-对甲酚（DNPC）与4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP），大大减少了装置的使用量，同时也降低了生产成本。

二、苯乙烯精馏阻聚剂的性能分析

在物理性质方面上，各种苯乙烯精馏阻聚剂的闪点都比较低，易燃，且具有氧化性。4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚、酰胺类阻聚剂的溶解性好，减少了结晶的出现，而2，4-二硝基苯酚、2，6-二硝基-对甲苯酚的溶解性较差，很容易发生结晶，堵塞设备管线，影响安全稳定地生产。在毒性方面上，2，4-二硝基苯酚的LD50值为20mg/kg，2，6-二硝基-对甲苯酚的LD50值為95mg/kg，4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚的LD50值为50mg/kg，相比较之下，2，6-二硝基-对甲苯酚的毒性比2，4-二硝基苯酚小，而且这三种精馏阻聚剂都具有毒性，在工艺生产中应尽量使用低毒性的苯乙烯精馏阻聚剂，既减少阻聚剂的用量，又减少了装置的消耗，同时也增加了经济效益。

三、苯乙烯精馏的阻聚方案与措施

苯乙烯在精馏过程中采用协同阻聚方案，可以大大减少阻聚剂中的毒性对人体的伤害，减少工艺产品中阻聚剂的用量，减少阻聚剂结晶堵塞设备管线的问题。在工艺设计方面，苯乙烯很容易在高浓度及高温的条件下产生化学反应，发生聚合，而如何减少在工艺生产过程中高浓度及高温下苯乙烯在装备中的停留时间，是工艺设计应深深考虑的一个问题，这些装备主要包括苯乙烯精馏塔釜液体收集槽、乙苯/苯乙烯精馏塔釜液体收集槽、苯乙烯精馏塔回流罐等。同时在管道设计方面，应考虑如何使苯乙烯介质的管线无袋形、有坡度，以防止苯乙烯在低凹处停留时间过长而导致苯乙烯发生聚合。以苯乙烯为介质的压力表和液位计的引压管，是苯乙烯存在的死角。如果苯乙烯在这个地方停留的时间过长，就会造成引压管聚堵，仪表测量失灵等问题。在生产操作方面，乙苯/苯乙烯的分离塔、苯乙烯精馏塔回流罐和塔釜液位在平时操作过程中，应保持安全稳定，暴空暴满都会造成苯乙烯在装置设备中停留时间过长，液体过低还会造成设备装置局部过热，这些问题都会使得苯乙烯的聚合反应现象增加。通过使苯乙烯精馏塔避免全回流操作，减少大回流操作与低负荷进料，减少乙苯/苯乙烯分离塔低负荷进料等这些操作，以减少苯乙烯在装置设备中的停留时间，减少聚合现象的发生，增加经济效益。如果含苯乙烯物料的管线长时间不使用的话，必须要清理干净，低位放净放空管线，以避免管线内部有苯乙烯停留聚合堵塞管线。苯乙烯精馏系统应维持好工艺生产操作过程中的温度稳定，禁止进行超温操作，一旦超温必将引发苯乙烯发生聚合反应，在苯乙烯聚合的同时再大量加热，就会导致苯乙烯再次聚合，甚至出现大量苯乙烯聚合物的现象发生。在苯乙烯精馏系统发生超温后，应采取停止苯乙烯进料、大剂量阻聚剂的注入，加入乙苯等介质稀释等措施尽最大可能的降低温度；倘若压力增高后，应采取快速降压措施，有效降压，从而避免设备超温超压，精馏系统降温降压后，应尽快将装置设备中的苯乙烯物料排空排净。另外，在工艺生产的过程中，乙苯脱氢制苯乙烯的装置设备会受到催化剂时长、生产操作等影响，脱氢液物料的组成会发生变化。所以苯乙烯精馏系统内的阻聚剂的注入量应根据苯乙烯的浓度变化而进行调整，以防止苯乙烯聚合反应的发生。在苯乙烯生产工艺的过程中，为了维持苯乙烯精馏系统内温度的稳定，应注意空气中氧气的进入，苯乙烯分离等系统都是在负压下操作进行的，精馏系统若是漏入氧气会加速苯乙烯的聚合，所以对防止苯乙烯精馏系统泄露要求比较高。因此，苯乙烯精馏系统的装置在投入物料之前，应做好气密工作，防止系统内漏入氧气，同时也要做好将系统内空气置换干净的准备，在日常生产操作的过程中，也要严格按照操作流程进行，杜绝空气漏入系统。

总结

通过本文，我们可以看出，在苯乙烯的生产工艺中，为了避免苯乙烯单体在贮藏、运输等过程中发生聚合，单体中往往加入少量阻聚剂，在使用前再将它除去。而添加苯乙烯阻聚剂的阻聚措施可以有效的降低苯乙烯在工艺系统中的停留时间，维持了工艺操作中的温度稳定，减少了系统漏氧量，还可以随着系统苯乙烯浓度的变化及时调节阻聚剂用量，从而降低聚合物的生成，使装置可以安全稳定的生产，减少了阻聚剂的用量，降低了装置的消耗，增加了装置的经济效益。

参考文献：

[1]张建.苯乙烯精馏阻聚剂性能分析及阻聚措施[J].化工进展，2014，（33）.

[2]苑文辉，刘国栋.新型苯乙烯阻聚剂性能分析与研究[J].天津化工，2015，（29）.

[3]韩新明，张芳民.新型苯乙烯阻聚剂工业应用浅析[J].化工安全与环境，2014，（2）.endprint