影響T41081塔運(yùn)轉(zhuǎn)周期的因素分析及控制對策

果全成

摘要：T41081塔是丙烯酸精餾塔，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)周期為30-40天，但是在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中會出現(xiàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短至20-30天的現(xiàn)象，為了穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行，延長裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期，從影響因素出發(fā)，制定出解決問題的方案，克服了影響高純丙烯酸裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的難題，為高效地生產(chǎn)出合格的高純丙烯酸產(chǎn)品打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：熟化器；藥劑（N2H4 80wt%）；高純丙烯酸；運(yùn)轉(zhuǎn)周期

1 工藝流程簡介

酯化級丙烯酸（CAA）和80wt% 的N2H4以及含有CB劑（銅鹽）的阻聚劑在混合器Z4118B中混合后，進(jìn)入熟化器Z4118A。在設(shè)有CW水夾套的Z4118A中反應(yīng)，CAA中的醛類物質(zhì)與N2H4反應(yīng)，反應(yīng)后的液體作為加料進(jìn)入T41081塔塔釜，經(jīng)過負(fù)壓精餾，從塔頂?shù)玫匠ト╊愇镔|(zhì)（糠醛[1]≤2wtppm）的高純丙烯酸（能生成高分子聚合物[2]的高純丙烯酸單體），經(jīng)塔頂冷凝器E41281冷凝后用泵送入E41283進(jìn)一步冷卻后進(jìn)入成品中間槽V4108A/B。釜液送往丙烯酸回收塔T41082塔釜，經(jīng)閃蒸，從塔頂蒸餾出丙烯酸返回T41081塔作為加料，塔釜液定期送至廢油中間槽V3138中，用醋酸稀釋后送至廢油貯槽。

2 影響運(yùn)轉(zhuǎn)周期的因素分析

2.1 生成的高沸點(diǎn)腙類化合物[3]的累積效應(yīng)

2.1.1 腙類化合物在塔板上的累積：

T41081塔是HPAA的精餾塔，內(nèi)設(shè)10塊無堰篩板。其中第8、9、10號塔板板孔大于其它塔板板孔。反應(yīng)后的丙烯酸溶液進(jìn)入T41081塔釜后，經(jīng)再沸器加熱沸騰。這樣就加大了對腙類化合物的霧沫夾帶量，進(jìn)而加快塔板上腙類化合物的集結(jié)，使塔釜溫度，塔板間的阻力降進(jìn)一步向惡化方向發(fā)展。

2.1.2 腙類化合物在再沸器中的累積

腙類化合物在再沸器內(nèi)列管的壁面上聚合并附著在上面，使再沸器的傳熱速率下降，熱負(fù)荷降低。此時，為了維持系統(tǒng)的熱平衡，再沸器蒸汽投入量加大，再沸器壓力上升。隨著附著層的逐漸加厚，再沸器的傳熱速率持續(xù)下降，最終導(dǎo)致再沸器不能正常工作。

2.1.3 腙類化合物在塔下部塔壁面上的累積

由于霧沫夾帶的作用，腙類化合物被帶入汽相中，在塔壁上冷凝發(fā)生聚合附著在壁面上。隨著時間的推移當(dāng)聚合物積累到一定厚度時，該物質(zhì)會沿著塔壁向下運(yùn)動掉落在塔板上，加劇了2.1.1現(xiàn)象的影響。

2.1.4 腙類化合物在Z4118A（熟化器）中的累積

反應(yīng)液進(jìn)入Z4118A，在此間進(jìn)行反應(yīng)，生成腙類化合物。由于Z4118A有一定的容積，反應(yīng)液在此的流速減慢，使腙類化合物在Z4118A的壁面上附著成為可能。腙類化合物的大量附著使Z4118A的傳熱速率下降，反應(yīng)生成熱不能及時撤走，造成反應(yīng)溫度升高，使丙烯酸二聚體（DAA）的生成量增多。由于丙烯酸二聚體為高沸點(diǎn)物質(zhì)，使得塔釜溫度進(jìn)一步上升，隨著釜溫升高丙烯酸二聚體的生成量顯著增加，加快塔釜溫度的上升速度。

2.2 藥劑（N2H4 80wt%）的影響

在聯(lián)胺（N2H4 80wt%）與醛類的反應(yīng)過程中，實(shí)際投入聯(lián)胺量是過量的。過量投入是為了保證高純丙烯酸產(chǎn)品中的醛類（糠醛）在2wtppm以下。但是，聯(lián)胺的過量投入，同時會帶來以下的不良影響：

2.2.1 降低塔內(nèi)氧氣含量，破壞其在塔內(nèi)的阻聚作用

2.2.2 聯(lián)胺在丙烯酸溶液中會引起溶液的粘度增加

2.3 腙類化合物及丙烯酸的自身聚合

由于存在不飽和鍵，腙類化合物隨著溫度的升高，聚合反應(yīng)的反應(yīng)速率有增大的趨勢。丙烯酸的珠狀聚合與端聚合在實(shí)際生產(chǎn)中伴隨發(fā)生，生成的聚合物是丙烯酸生產(chǎn)中最常見的。上述各種聚合的發(fā)生均會使塔內(nèi)的物料組成發(fā)生改變，導(dǎo)致塔內(nèi)的傳質(zhì)傳熱受到影響。由于生成大分子物質(zhì)，造成塔內(nèi)溫度上升。

3 工藝運(yùn)行的優(yōu)化

3.1 調(diào)整N2H4的加入量

根據(jù)酯化級丙烯酸的組成，適時調(diào)整N2H4的加入量。嚴(yán)格控制N2H4的加入量為N2H4：R-CHO=3.5：1（摩爾比），使系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)胺含量不致過量太多，影響塔內(nèi)的組成，破壞阻聚劑的效果。將N2H4的加入量由原來的1.5-2.0kg/h改為1.0-1.4kg/h。

3.2 對T41081塔的加料管線、N2H4的加入噴嘴及Z4118B進(jìn)行改造

3.2.1 T41081塔加料管線的改造

原設(shè)計(jì)T41081塔加料管線由LC31271調(diào)節(jié)閥后引出，T31071塔的小幅度波動，都會造成T41081塔的加料流量難以控制，極不穩(wěn)定。從而影響T41081塔的穩(wěn)定運(yùn)行。將加料管線改為由LC31271調(diào)節(jié)閥前引出后，消除了其不穩(wěn)定因素的干擾，使得T41081塔加料流量平穩(wěn)。

3.2.2 N2H4的加入噴嘴的改造

由于N2H4的加入噴嘴的孔徑較大（3mm），在裝置運(yùn)行中常會有少部分丙烯酸倒流入噴嘴的入口管處，造成丙烯酸與N2H4在該處反應(yīng)，既消耗N2H4，又因?yàn)榇罅糠磻?yīng)熱不能及時帶走而形成高溫，使得該處管線的防腐能力下降，腐蝕嚴(yán)重。有時甚至出現(xiàn)穿孔，造成N2H4泄漏，導(dǎo)致系統(tǒng)停車。將N2H4加入噴嘴的孔徑由3mm改為1mm后，此問題得到解決。

3.2.3 Z4118B混合器的改造

Z4118B為料液混合器，N2H4與醛類反應(yīng)的充分與否與混合效果密不可分。Z4118B原混合器為兩路進(jìn)料，在混合器內(nèi)旋轉(zhuǎn)混合，行程為400mm。由于其混合能力有限，混合效果受到一定影響。將Z4118B由兩路進(jìn)料改成四路進(jìn)料同時增加行程到500mm，其混合效果得到提高，使N2H4與醛類充分進(jìn)行反應(yīng)。

3.2.4 控制T41081塔釜出量

嚴(yán)格控制T41081塔釜出量FC413812流量為400L/h。從而保證T41082塔餾出量的穩(wěn)定，進(jìn)而保證T41081塔加料量不會因T41082塔餾出量的波動帶來沖擊。

3.3 嚴(yán)格控制工藝參數(shù)

對塔溫、塔釜液位、塔壓力等工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，降低系統(tǒng)中的工藝波動帶來的聚合可能性。對于因塔壓及蒸汽投入量的波動造成的溫度偏離要及時準(zhǔn)確地調(diào)整，避免塔內(nèi)上升蒸汽的大量增加而引起的霧沫夾帶量瞬時增大對T41081塔造成的影響。

3.4 定期清除聚合物

定期清洗T41081、T41082塔釜過濾器中的棕褐色聚合物。這是腙類化合物的聚合物，必須定期清除，保持塔內(nèi)的組分一定，系統(tǒng)才能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.5 運(yùn)轉(zhuǎn)末期，加大阻聚劑和氧氣的投入量

運(yùn)轉(zhuǎn)末期，需加大阻聚劑和氧氣的投入量（阻聚劑：FG414821由7.2L/h提至8.8L/h，F(xiàn)G414822由14.4L/h提至17.6L/h；氧氣：FG417811由1Nm3/h提至1.2Nm3/h，F(xiàn)G417812由0.6Nm3/h提至0.8Nm3/h），消減因?yàn)樗?nèi)的腙類化合物和丙烯酸等聚合物的累積效應(yīng)的影響，使系統(tǒng)中的丙烯酸等聚合的可能性下降。

4 結(jié)束語

通過對影響T41081塔運(yùn)轉(zhuǎn)因素的分析，采取正確的控制對策，從而延長了T41081塔的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。使得高純丙烯酸裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期和產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到歷史最佳狀態(tài)，進(jìn)入世界同行業(yè)先進(jìn)行列。

參考文獻(xiàn)

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