第50卷第4期当代化工Vol.50, No.4 2021 年 4 月_____________________________Contemporary Chemical Industry_____________________________April, 2021乳聚丁苯橡胶丁二烯回收系统 赵志芳，杨培君，葛传龙
(中国：石油抚顺石化公司，抚顺113004)
摘要：介绍X X石化公司20万f a 1丁苯橡胶装置单体回收单元丁二烯回收系统的运行情况，该装置自 建成投产至今已经连续运行近8a，长期以来受市场等原因影响一直未满负荷生产，2019年5月该装置首次 4条线全部开工投产，但在夏季高温高负荷生产过程中陆续暴露出影响装置安全稳定运行的诸多问题：在装置 长周期运行的基础K.根据丁苯橡胶装置实际生产经验，结合长期以来高负荷生产中出现的问题，分析了丁苯 橡胶装置4条线夏季高温高负荷生产中丁二烯回收系统、压缩机T作液系统安全运行等问题和产生原因，并提 出了防范措施： 关键词：丁二烯；水冷器；工作液；压缩机
中图分类号：T Q026文献标识码：A文章编号：1671-0460(2021)04-1000-05
Problems of Butadiene Recovery System of Emulsion Polymerized Styrene Butadiene Rubber Under High Load and Measures
ZHAO Zhi-fang,YANG Pei-jun,GE Chuan-long
西沃里
(P e t r o C h i n a F u s h u n P e t r o c h e m i c a l C o m p a n y, F u s h u n113004, C h i n a)
A b s t r a c t:T h e o p e r a t i o n o f b u t a d i e n e r e c o v e r y s y s t e m o f m o n o m e r r e c o v e r y u n i t o f200k t-a1S
B R p l a n t i n X X
p e t r o c h e m i c a l c o m p a n y w a s i n t r o d u c e d.T h e p l a n t h a s b e e n in c o n t i n u o u s o p e r a t i o n f o r n e a r l y8y e a r s s i n c e it w a s
b u i l t a n d p u t i n t o o p e r a t i o n.F o r a l o n g t i m e, d u e t o t h e i n f l u e n
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l o a d e d f o r p r o d u c t i o n.I n M a y2019,all f o u r l i n e s o f t h e d e v i c e w e r e p u t i n t o o p e r a t i o n f o r t h e first t i m e,b u t m a n y
p r o b l e m s a f f e c t i n g t h e s a f e a n d s t a b l e o p e r a t i o n o f t h e d e v i c e w e r e e x p o s e d i n t h e p r o c e s s o f h i g h t e m p e r a t u r e a n d
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K e y w o r d s:B u t a d i e n e;W a t e r c o o l e r; W o r k i n g flu id;C o m p r e s s o r
丁二烯是乳聚丁苯橡胶装置的主要生产原料，国内主要生产装置转换率均在70%，未参与反应的 丁二烯经单体回收单元丁二烯回收系统回收再利用 X X石化公司丁苯橡胶装置自建成投产以来受市场 等原因影响-直未满负荷生产，2019年5月该装置 首次4条线全部开工投产，但在生产过程中陆续暴 露出影响装置安全稳定运行的诸多问题：本文依据 X X石化公司丁苯橡胶装置实际生产经验，结合长 期以来高负荷生产中出现的问题，分析讨论丁二烯 回收系统安全稳定运行的条件和措施，为装置满负 荷安全运行提供参考:
1丁苯橡胶装置简介
X X石化20万f a 1丁苯橡胶装置采用公司低温 乳液聚合丁苯橡胶专有技术，装置设计4条生产线，2012年6月第一条生产线投料试车，2012年丨1月正式开车。该装置长期处于2条线生产，根据市场 及
环保形势，先后于2018年4月3条线生产，2019 年5月4条线生产，在2019年5月4条线生产后装 置单体回收单元丁二烯回收系统出现丁二烯回收温 度高、丁二烯排气液管线频繁堵聚、压缩机工作液 系统密封水罐操作弹性小造成压缩机波动等问题，严重影响装置安全平稳运行，针对以上问题车间技 术人员持续开展技术攻关改造，经过多次生产调整 解决了部分问题并提出了改造方向，为装置安全平 稳运行提供保证:
2工艺流程
单体回收单元丁二烯回收系统由压缩机压缩 后经循环水冷却、氨冷凝二级降温后进行丁二烯回
收稿日期：2020-12-29
作者简介：赵志芳（ 1982-)，男，河北省张家口市人，工程师，2013年毕业于辽宁石油化工大学，研究方向：乳聚丁笨橡胶的生产管理：E-m ail: z z f.fssh@petrochina ：
苇50卷第4期赵志芳，等：乳1丁苯橡胶丁二烯回收系统高灸菏生产问题及应对措施1001
收，不凝气经煤油循环塔回收丁二烯后排放火炬，流程如图1所示
图1丁二烯回收流程图
Fig.l Butadiene recovery flow chart
聚合单元来胶乳首先经过压力和真空闪蒸槽 二级闪蒸回收丁二烯后，丨丨丨压缩机压缩后经循环水冷却至35 t以下，再经鉍冷凝20丈以下回收至丁 二烯受槽，丁二稀受槽中的不凝气混合部分丁二烯 经氨冷凝后进入煤油塔丁二烯吸收处理[11，吸收后的丁二烯经闪蒸再次经压缩机ffi缩回收，不凝气排 放火炬
3高负荷生产丁二烯回收系统问题及 原因分析
3.1回收丁二烯系统温度、压力超高
2019年6月中旬以后，装置4条线高负荷 (480 ^丨1 )生产，回收丁二烯系统压力长时间高于 指标在0.45 M p a以上，最高达0.55 M p a，丁二烯水 冷却器冷却温度高于控制指标35丈，并且长期处于 40丈左右，回收丁二烯温度偏离指标高达32丈，中-体储存单元回收丁二烯球罐长时间处于行业规定 限制上限27 T以上[2]，给装置稳定运行和安全生3.1.1装置高负荷下回收丁二烯量增加
装置生产转换率70%，未参与反应的30%单体 经回收单儿M收，随着装置生产负荷的提高，未参 与反应单体M比例增加，相应达到同样冷却温度回 收丁二烯对换热器换热能力及T.艺条件有吏高要求 不同生产负荷下回收丁二烯量对比如表I所示：
表1不同生产负荷丁二烯回收量对比
Table 1Comparison of butadiene recovery under different
production loads
负荷/(h i1)炫质量分数/%单体比/%转化率/%回了.量/(t.d丨} 300920.7270 3.55
350920.7270 4.14
400920.7270 4.73
450920.7270 5.32
500920.7270 5.91
550920.7270 6.51
3.1.2 丁二烯循环水冷却器换热能力不足
回收厂二烯循环水冷却器E-4U B、K-4303将压 缩机压缩后45〜55 ^的气相丁二稀冷凝至35 t以下，回
收厂二烯相变为液相[3]。原设ii4条生产线 共用两台换热器，换热器I：作介质壳程丁二烯，管 层循环水2015年6月、11月原设计两台厂二烯换 热器壳程汔后出现由于丁二烯自聚，聚合物积累膨 胀应力作用造成设备鼓包变形，为了消除丁二烯自 聚过程应力作川引起设备变形安全隐患，同时利于 换热器检修筲*清透，经同类装置调研后车间于同 年将在用两台鼓包变形换热器重新设计电换为同定 管板式，换热器「.作介质改为管层丁二烯，壳程循 环水：换热面积进行相应调整，由原359.3 m2调整 为184.1 m：在夏季高温高负荷生产过程中两台换 热器存在换热能力不足问题两次丁二烯循环水冷
产带来隐患，主要原因如下：却器数据如表2所示。
表2 丁二烯水冷却器换热器数据141
Table 2 Data ofheat exchanger of butadiene water cooler
项目原设计后设计
形式浮头式间定管板换热面积/m:359.3184.1规格1 200 x5 (K)0(L)<|>1 200 x6 000(L)列管数量（管运•>两U400根
1：作介质（管层）循环水厂二烯
丨：作介质（壳程）r二循环水操作温度（进/出）管U A:30/4055/35
操作温度（进/出）壳55/3530/40
3.1J循环水换热器管层、壳程堵挂影响
在换热器清透过程屮发现2台丁二烯水冷器 列管管束均冇不同数M堵聚尤法清透，H•体数量为E-4103堵聚32根占比8%, E-4303堵聚25根占 比6.5%，使换热面积减少，进一步影响换热器换
热效率
_换热器壳程循环水污垢杂质积累，两台换热器 自2015年重新设计投用后已经连续运行4年多，根 据其他装置反应情况及循环水杂质分析判断两台换 热器循环水壳程存在大量循环水污垢沉积情况，降 低换热效率，影响换热
3.1.4夏季生产循环水温度高
夏季生产环境气温持续上升，造成循环来水温 度高，峰值达到32.6 t，严重影响换热器换热效率，造成回收丁二烯温度高不同季节循环水温度如图 2所示_
1002
图2不同季节循环水平均温度对比
Fig.2 Comparison of average temperature of circulation
water in different seasons
3.1.5夏季环境温度升高丁二烯球罐挥发丁二烯量
增加
进入夏季6月份以后，随着环境气温持续升高, 单体储存与配置单元丁二烯球罐r二烯挥发量不断增加，该部分挥发丁二埽以气态形式进入单体回收单 元进行丁二烯回收，进一步增加了该单元丁二烯回收 系统压力，造成回收丁二烯冷却温度、压力升高
3.2 丁二烯尾气回收系统气液相管频繁堵聚
高负荷生产后单体回收单元尾气回收系统两 台丁二烯排气冷凝器E-4104、E-4304人丨1气相线和 出门液相线频繁出现聚合物堵塞管线情况[5]，造成回收丁二烯受槽气相压力控制丨木丨难和液相丁二烯冲 击煤油循环系统，导致丁二烯损失量增大：同时在 处理换热器管线堵塞过程中，频繁进行手锯割管和 管线回焊，作业量和施工风险大幅增加主要原因 是：由于高负荷生产后大量回收丁二烯无法冷凝以 气态形式聚集在系统中，同时未冷凝的气相丁二烯 不断积聚造成系统压力上升、温度增高；原设计丁 二烯排气冷凝器E-4104、E-4304入「丨气相线和出门 液相管线X阻聚剂加注点，在高温下进一步加速丁 二烯自聚；原设计设备管线布局不合理，造成4条 气液管线路径超长到70 m以上，且管线路径存在多 处弯头死角[6]，为丁二烯自聚创造了条件。
3.3 丁二烯压缩机系统密封水罐V-4008操作弹性
小，高负荷生产压缩机系统波动较大
压缩机T.作液在密封水罐Y-4008中闪蒸丁二 烯后由循环泵P-4012A/B循环经氨冷却器冷却后进 入压缩机T作，在压缩机出口气液分离罐气液分离 后再次回到密封水罐V-4008闪蒸丁二烯后实现连 续循环，流程如图3所示：
2021年4月
当代化工
图3压缩机工作液系统流程图
Fig.3 Flow chart of working fluid system of compressor
随着生产负荷不断提高，丁二烯系统压力上升，丁二烯压缩机系统密封水罐V-4008积累大量液相丁 二烯无法蒸发排出，出现因I：作液夹带丁二烯，I：作液密封水罐内聚合物积聚，频繁堵聚丁.作液循环 栗过滤器，造成压缩机波动停车和丁二烯夹带丨：作 液冲击丁二婦冷凝回收系统的情况，主要原因如下:
1 )压缩机密封水罐V-4008容积小，无法满M 高负荷生产。压缩机密封水罐V-400S设计容积为11.5 m\ 4条线生产后工作液循环量为88 m%1，不能满足高负荷生产需求，V-4008罐内无法有效实 现丁二烯和工作液油水分离，长时间处于混合态 随着生产负荷增加丁二烯回收量加大，压缩机T.
作
第50卷第4期
液缓冲罐V-4008罐内丁二烯不断积累，丨：作液夹带
丁二烯量急剧增加，造成压缩机I：作液流大幅波
动，压缩机频繁出现异响振动，给装置安令生产带
来隐患。
2) V-4008加热温度不够，无法有效实现液相
丁二烯闪蒸挥发压缩机密封水罐V-4008中丁.作液
温度长时间低于工艺指标达，不到设计要求，为使
罐内r二烯I：作液油水分离，设计利用〇.6 M P a蒸
汽将V-4008加热至55~6() t l，使丁二烯从水中分
离出来，蒸发成气相丁二烯通过压缩机出n平衡线
进人丁二烯水冷凝器再进行冷却但实际生产中最
高只能加热到45~49 T，同时由于罐内组分复杂171,
正常生产情况下主要为：水、丁二烯、苯乙烯、端
基抑制剂、皂等，进一步增加了油水分离、丁二烯
气化难度仅能在3条线低负荷下将丁二烯与水分
层，无法将其气化，造成\ -4008中液相厂二稀厚度
达到卧罐截面的1/2高度—
—罐内下半是水相、上
半是油相，儿T•无气相空间
3)高负荷生产系统压力升高，影响阻聚剂加 注[81高负荷生产时回收丁二烯量增加，系统压力
持续升高达0A5 M P a以上，同时由于阻聚剂端基抑
制剂加料泵设计扬程W)m，再加上管路能黾损失，
出现加料泵加料能力不足，造成Y-4008中附聚剂无
法正常加入，进一步加剧了罐内聚合物的生成积聚，
连续发生T.作液循环泵P-4012A/B堵塞过滤器问题，
影响压缩机稳定运行
4 )密封水罐V-4008罐顶丁二烯排气线管径小，无法实现高负荷生产气相丁二稀全部排放压缩机
密封水罐V-4008罐顶丁二稀排气线管径D N50排放
能力不足，在高负荷生产条件下罐内气相丁二烯不
能及时蒸发排放，长时间造成V-4008罐内r二烯积
聚增多，出现I：作液夹带丁二烯，罐内聚合物连续
生成，影响整个压缩机安全稳定运行_
4解决措施
4.1夏季高负荷生产应对措施
前面分析了高负荷生产回收丁二烯M大幅增
加，夏季循环水温度升高，丁二烯水冷却器换热能
力不足是W扰高负荷生产的主要因素'根据生产
经验采取以下措施：短期内根据丁二烯冷却器运行
xinglangweibo
情况，有计划对两套丁二烯水冷器进行淸透，增加
清透频次保证换热效率，降低丁二稀冷却温度；提
报设计，重新制作一台丁二烯水冷却器1j现有两台1003
并联使用，应对夏季高温高负荷生产：
4.2丁二烯尾气回收系统气液相管线频繁堵聚应
对措施
增加两套排气冷凝器气液扣管线清现频次，同
时对丁二烯气液管线进行改造，改为短接法兰连接，
便于清透：
进行改造，在两条丁二烯气相管线增设阻聚剂
加料点，进一步对丁二烯自聚进彳j•抑制，减缓丁二
稀自聚周期I'
加强管现，每天对阻聚剂PT：罐液位下降趋势和
流M丨丨•加入量进行校对，保证阻聚剂足M加人
4.3丁二烯压缩机系统密封水罐V-4008操作弹性
小应对措施
重新配制排油管线将Y-4008排油线丨入压力
闪蒸系统，制定定期操作管理规定，每天对\-4008
油ffl进行置换，同时将V-4008运行状态定为车间管
理.人员及值班长重点监控部位
将V4008气相平衡线由D N50改为D N100，提
高排气能力
提高压缩机「.作液运行温度，「.作液冷凝器
E-4002出口温度按指标上限控制，减少压缩机气液
分离罐返回Y-4008 j'二稀夹带丨i
增大\ -4008加热蒸汽量，提高V-4008 T.作液
温度，提升罐内油水分离丁二烯汽化挥发能力
5达到效果
经过多次调整，将Y-4008排油线技术改造临
时排至压力闪蒸槽，实现了罐内油相丁二烯及时排
放；提高氨冷却器出m：作液温度，增大1：作液在
压缩机出n气液分离罐中丁二烯挥发量，从而控制
压缩机工作液V-4008中T.作液的丁二烯央带虽；乐
缩机密封水罐V-4008运行稳定，丨：作液循环泵过滤
器连续运行半年多时间未出现过滤器堵聚问题
根据生产情况多次切除淸透了二烯水冷却器，
使]'二烯冷却温度有一定降低，缓解了回收丁二烯
温度高的生产压力，r二烯水冷却器月平均冷凝温
度趋势如图4所示
对丁二烯尾气排气冷凝器t:-4104、E-4304入门
气相线和出「1液相线改为短接法兰连接，史'改管线
走向布局消除多余弯头死角，极大地缓解了堵聚频
次，由最高20多天清透1次，延长到1年左右清透
1次.极大地延艮了装置运行周期，进一步实现了
r二烯回收系统稳定生产，达到预期效果
赵志芳，等：乳聚T 笨嗦胶丁二烯回收系统高负荷生产问题及应对措施
25
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月份
图4 丁二烯水冷却器月平均冷却温度趋势图
Fig.4 Monthly average cooling temperature trend of
butadiene water cooler
6结论
本文对丁苯橡胶装置单体回收单元丁二烯回 收系统夏季高温高负荷运行期间出现的3个代表性 问题，即丁二烯水冷却器换热能力不足、丁二烯排 气冷凝器气液相管线频繁堵聚、压缩机T .作液密封 水罐操作弹性小进行了分析，从理论和实践两个方 面出以上问题出现的原因以及相砬的处理措施， 为解决丁苯橡胶装置丁二稀回收系统的安全运行提 供建议和帮助，进一步丰富和完善丁苯橡胶装置操
作理论，了解和掌握丁苯橡胶装置在不同季节月份 生产负荷下运行的特点，提高装置长周期安全运行
的操作水平。
当然，影响装置高负荷长周期安全运行的因素 与平常规范的H 常操作、严格的生产管理分不开的, 对于本装置系统肓端管理、氧含量的控制、关键温 度的控制等因素还需进一步提高和优化。
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