乙腈法丁二烯抽提的節(jié)能改造

張明 侯亮 徐金光 （青島伊科思技術(shù)工程有限公司 山東省 青島市 266042）

一、乙腈法丁二烯抽提

早在20世紀(jì)20年代，德國開始用乙炔生產(chǎn)丁二烯，進(jìn)而生產(chǎn)出了合成橡膠。第二次世界大戰(zhàn)期間，國際市場對天然橡膠的需求開始猛增，巨大的市場需求促使人們開始紛紛尋求合成橡膠的單體──丁二烯的生產(chǎn)途徑。在當(dāng)時，除德國采用乙炔法外，美國、蘇聯(lián)等都采用乙醇法生產(chǎn)丁二烯。隨后，美國又開辟了從石油出發(fā)生產(chǎn)丁二烯的方法。直至到二戰(zhàn)結(jié)束，美國丁二烯年產(chǎn)量已達(dá)到550kt,其中約60%來自石油化工。在此之后，石油化工的發(fā)展促進(jìn)了丁二烯的生產(chǎn)。丁二烯作為一種重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料，工業(yè)上主要用萃取精餾法分離丁二烯，其常用溶劑是乙腈（ACN）、二甲基甲酰胺（DMF）和N-甲基吡咯烷酮（NMP），其中乙腈作為溶劑分離丁二烯工藝在我國多套裝置上都有廣泛的應(yīng)用。

目前，國際上主要有兩種丁二烯的生產(chǎn)方法，一是煉油廠催化裂化副產(chǎn)于丁烷丁烯餾分，然后經(jīng)過脫氫工藝、萃取精餾工藝、提純工藝，從而得到產(chǎn)品。二是從乙烯裂解裝置的副產(chǎn)品——富含丁二烯的混合C4當(dāng)中餾分，然后經(jīng)過以萃取精餾為主的提純工藝就可以得到所需產(chǎn)品。第二種方法避免了花費(fèi)昂貴的脫氫工藝，使得生產(chǎn)成本明顯低于第一種方法，從而獲得經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢，并且成為目前國際上應(yīng)用最為廣泛的丁二烯生產(chǎn)工藝。據(jù)相關(guān)調(diào)查報告顯示，當(dāng)前國際市場中有92%的丁二烯都是采用乙腈法提取得到的。

裂解C4餾分工程中，除了含有丁二烯外，還包含有丁烯、丁烷、丁炔、丙炔、乙烯等多種烴類。這些烴的揮發(fā)度接近，如果采用一般的精餾方法抽提難以得到高純度的丁二烯，所以，在C4餾分中就要加入大量的但是沸點遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C4烴的萃取精餾溶劑，通過這種方法可以明顯的增大各組分間的相對的揮發(fā)度，從而得到純度較高的丁二烯。

二、乙腈法抽提丁二烯的節(jié)能改進(jìn)

2.1、降液管和浮閥存在的問題

采用乙腈法抽提丁二烯的工藝中，一萃塔與二萃塔是最為關(guān)鍵的兩個塔，因為這兩個萃塔內(nèi)部都含有大量的乙腈溶劑，通常的表現(xiàn)就是液體的流量大，氣體的流量小。這在客觀上就要求液體在萃塔內(nèi)部的塔板上邊分布均勻，從而可以使氣體液體之間能夠均勻的接觸，這樣才會產(chǎn)生最理想的傳質(zhì)效果?？墒悄壳皣鴥?nèi)許多生產(chǎn)裝置上還是應(yīng)用的傳統(tǒng)浮閥、降液管等內(nèi)部構(gòu)件。大多數(shù)的降液管采用的還是垂直的弓型降液管，這種降液管的液體流速大，由于在塔盤的兩個側(cè)面，流出來的液體量少于平均值，于是側(cè)面就成了液體流動的盲區(qū)，塔內(nèi)存在這兩個大的盲區(qū)在很大程度上壓縮著有效地鼓泡面積，從而致使氣液之間的接觸時間和分離效果到不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

此外，傳統(tǒng)浮閥裝置在設(shè)計的時候，由于受到生產(chǎn)和安裝成本的影響，閥孔的直徑普遍比較大，這就致使萃塔內(nèi)通過浮閥的氣束截面面積過大，氣體的表面積降低會直接導(dǎo)致傳質(zhì)效果降低。

2.2、構(gòu)造的改進(jìn)

根據(jù)垂直弓型降液管的弊端和問題，我們采用由下而上向萃塔內(nèi)壁傾斜的形式改造一種多折邊傾斜式的降液管，其底部增置一個多折邊的長條，這就簡單有效的增加了液體流程長度，從而促使流體可以在萃塔內(nèi)部分布均勻，這就在客觀上增加了氣液之間的接觸時間和接觸面積，提升了傳質(zhì)的效果。

同理，我們可以根據(jù)傳統(tǒng)浮閥的弊端逆向思維進(jìn)而設(shè)計一種新型的浮閥復(fù)合孔微型浮閥，新型浮閥的閥孔周圍將由許多半圓孔組成的曲線。這樣，原先的大孔之上就會疊加許多小孔，這就會將流通的氣體分流成許多小氣流，最大程度上增強(qiáng)了氣液的傳質(zhì)面積和傳質(zhì)效果。

通過對萃塔內(nèi)部的降液管和浮閥的進(jìn)一步改進(jìn)，可以使原設(shè)備的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量都得到極大的提升，同時也會降低整個生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗，有利于降低生產(chǎn)成本。

2.3、其他方面需要注意的地方

由于丁二烯分子具有強(qiáng)活性，通過熱量，氧，金屬表面物質(zhì)等易引發(fā)自由基聚合。在生產(chǎn)過程中需分析聚合物生成原因，根據(jù)不同的情況采取不同的措施。

一方面應(yīng)精心操作避免氧氣進(jìn)入系統(tǒng)，減少操作波動（塔釜溫度高易聚合結(jié)焦），可減少聚合物的生成。

另一方面選擇適當(dāng)配方的阻聚系統(tǒng)，合理投加阻聚劑（阻聚配方中也包含分散劑）。阻聚劑可破壞自由基，阻止聚合，另外其中的分散劑會捕捉小的聚會物顆粒并在其表層形成活性表面，以防止這些顆粒聚合成為大塊聚合物堵塞再沸器及降液管、塔盤等。

結(jié)束語：

目前，我國國內(nèi)的丁二烯抽提技術(shù)和發(fā)達(dá)國家比較起來還有很大的差距，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，丁二烯的市場需求也將進(jìn)一步增大，因此對乙腈法丁二烯抽提技能改造進(jìn)行深入研究對我國發(fā)展和實力增長具有重要的現(xiàn)實意義，進(jìn)一步節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率也將對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。我國相關(guān)科技研究人員應(yīng)該基于外國先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)開拓創(chuàng)新，積極進(jìn)取努力發(fā)展我國化工技術(shù)，為我國化工技術(shù)與世界接軌做出貢獻(xiàn)。

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