2020年第10期广东化工
第47卷总第420期www.gdchem · 129 · 乙腈法丁二烯抽提装置的防聚设计 卢园1，吴韬英2
(1．茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名525011；2．中科(广东)炼化有限公司，广东湛江524076)
[摘要]简述了丁二烯装置自聚物产生的机理及原因。介绍了乙腈法丁二烯抽提装置设计及装置开车过程中采取的防聚合措施。主要从优化工艺条件、控制系统氧气含量、优化阻聚方案、设备选型、管道设计等方面进行了针对性的防聚措施，以保证装置长周期安全运行。
[中图分类号]TH [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)10-0129-01特别响非常近
Anti Polymerization Design of Butadiene Extraction unit with Acetonitrile Process
Lu Yuan1, Wu Taoying2
(1. Maoming R&P Petrochemical Engineering Co., Ltd., Maoming 525011；
2. Zhongke (Guangdong) Refinery & Petrochemical Company Limited, Zhanjiang 524076, China)
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Abstract: The reason and mechanism of the Auto-polymers in butadiene plant are described. This paper introduces the design of butadiene extraction unit with acetonitrile process and the anti polymerization measures taken during the start-up of the unit. In order to ensure the long-term safe operation of the unit, the targeted anti polymerization measures are taken from the aspects of optimizing the process conditions, controlling the oxygen content of the system, optimizing the anti polymerization scheme, equipment selection, pipeline design, etc.
Keywords: butadiene；auto-polymers；inhibitor；anti polymerization measures
丁二烯抽提装置是中科(广东)炼化一体化项目工程主体装置之一，采用中国石油化工科技开发有限公司提供的ACN工艺技术，以乙烯装置提供的混合碳四为原料，以乙腈为溶剂，采用两级萃取精馏和两级普通精馏，得到聚合级1,3-丁二烯产品外售，同时副产抽余碳四作为MTBE装置提供原料。屈服强度
在丁二烯抽提装置中，由于丁二烯含有不饱和键且具有极高的活性，浓度较高的场所，很容易通过自由基链反应聚合[1]。丁二烯自聚物种类主要有丁二烯自聚物，丁二烯过氧化自聚物，丁二烯端聚物, 橡胶状聚合物[2-3]。丁二烯自聚物一旦生成增长十分迅速，易造成设备及管道阻塞，给丁二烯的生产带来很大的困难和潜在的危险。因此，如何防止和避免丁二烯聚合是丁二烯装置设计的关键。
1 聚合机理
丁二烯在一定的条件下易产生自发性聚合，聚合物的生成属于游离基型聚合反应。此聚合反应是通过自由链反应的途径完成，包括链引发、链增长和链终止。在链引发阶段，较高的温度或接触金属会催化生成自由基。
如果存在氧或过氧化物状况下，链引发剂将会快速和氧反应生成过氧化自由基，过氧化自由基会进一步和单体反应产生更多的自由基。在无氧条件下，链反应引发剂和单体生成新的自由基，此过程不断进行，和更多单体结合，直至链反应被终止[4]。香霉菌
诱发丁二烯聚合的因素很多，如氧、光、过氧化物活性中心、铁锈、机械杂质等。系统中的氧及“活性中心”是诱发丁二烯聚合最主要的原因[5]。影响聚合反应速率因素很多，系统温度的升高将会极大加快聚合反应的速率[6]。
2 设计采取的措施
2.1 优化工艺条件
(1)在保证萃取效果的前提下尽量选择较低的操作温度。尽量降低塔顶管道和换热器的阻力降，从而降低塔顶操作压力，进而降低塔的操作温度。较低的塔底温度可以减少聚合物的生成，延长装置在线运 行时间[7]。
(2)尽可能降低再沸器加热蒸汽的压力等级，防止再沸器换热管壁温过高引发的聚合。
2.2 控制系统氧气含量
(1)为控制检查装置的氧气漏入量，本项目在萃取精馏单元(第二萃取精馏塔顶)和丁二烯精制单元(脱重塔顶)分别设置氧气分析仪，定期测量系统的含氧量，氧气过量时排放至火炬。 (2)装置中各种化学品储罐、废水储罐及溶剂储罐等设置氮封设施，压力分程调节控制排放和补充氮气，避免氧气进入。
(3)适当提高高浓度丁二烯设备和管道的压力等级，采用波纹管密封阀和波齿垫，增强系统的密封等级，减少氧进行系统中。
你不可能在乎的声音(4)分析取样采用密闭采样器，防止氧气渗入系统中。2.3 优化阻聚方案
根据丁二烯的聚合机理，系统中的氧及“活性中心”是诱发丁二烯聚合的主要原因。为了使这些活性中心失去活性，一般在精制单元和萃取精馏单元注入阻聚剂“捕捉”游离基，可以有效阻断聚合反应发生。
2.3.1 精制单元阻聚方案
为防止端基玉米花粒状聚合物生成，丁二烯装置精制单元传统阻聚方案是在精馏系统添加TBC(自由端基的捕捉剂)阻聚剂。本项目在设计中采用了的新型油溶性阻聚剂和TBC的组合方案。
丁二烯装置精制单元具体阻聚剂添加方案为：
(1)丁二烯水洗塔顶管线设置新型阻聚剂注入点。
(2)脱轻塔顶的安全阀设置在塔顶气相管线上。本设计在安全阀入口手阀前后分别设置阻聚剂注入点，阀前设置TBC阻聚剂，阀后设置新型气相阻聚剂，兼顾塔顶管线、塔顶冷凝器及安全阀的保护，备用安全阀入口手阀关闭的情况下也能注入。
由于丁二烯的聚合反应主要发生在塔顶的气相区域，TBC的沸点较高，不易挥发，不利于气相管道阻聚效果。本次设计自塔回流泵出口管线引出一股物流与TBC混合，有利于TBC在气相丁二烯中均匀分布。TBC及新型足够剂的注入可以很好地抑制丁二烯在气相状态聚合，同时阻聚剂可通过塔顶回流进入塔内，防止丁二烯在塔内死角发生聚合反应。
赵天麟(3)为了避免新型阻聚剂进入丁二烯产品中，影响下游装置的运行。本项目脱重塔顶增设了产品罐，产品罐和回流罐独立设置。安全阀设置在塔顶回流冷凝器入口管道，和脱轻塔顶阻聚剂注入方案类似，
即安全阀入口手阀前后分别设置阻聚剂注入点，阀前设置TBC阻聚剂，阀后设置新型气相阻聚剂。产品冷凝器入口管道加入TBC阻聚剂。
2.3.2 萃取精馏单元阻聚方案
丁二烯萃取精馏单元传统阻聚方案使用亚硝酸钠作为氧捕捉剂。本项目在设计中加入水溶性新型阻聚剂。新型萃取阻聚剂具有水溶性可以在后续水洗工艺中去除，不会影响产品指标及循环溶剂的质量。
丁二烯装置萃取精制单元新型阻聚剂添加方案为：
(1)第一萃取精馏塔上段的塔釜碳四汽相线设置新增阻聚剂注入点。
(2)第二萃取精馏塔下部的塔釜碳四汽相线设置新增阻聚剂注入点。
(3)第二萃取精馏塔顶安全阀设置在塔顶气相管线，在安全阀入口手阀前后各设置一个新型阻聚剂注入点，兼顾塔顶管线、塔顶冷凝器及安全阀的保护。
另外，为了提高阻聚效果，本项目采用了特殊喷嘴，选择合适的喷射角度，增加阻聚剂的分散，更有效地降低气相聚合。
(下转第133页)
[收稿日期] 2020-04-19
[作者简介] 卢园(1982-)，男，安徽东至，硕士研究生，工程师，从事石油化工设计。
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