丙烯腈裝置系統(tǒng)高效清理方法淺析

楊志剛

（大慶石化公司化工二廠，黑龍江 大慶 163714）

一、清洗準(zhǔn)備

丙烯腈是無(wú)色有刺激性氣味的易燃液體。有毒，略溶于水，易溶于一般有機(jī)溶劑。是一種共軛不飽和腈，分子中的碳－碳雙鍵和氰基基團(tuán)可以參與各種反應(yīng)，如水合為丙烯酰胺、丙烯酸，與雙烯體發(fā)生雙烯合成，氫化為丙腈、丙胺，與丙烯酰胺發(fā)生共聚，電解偶聯(lián)為己二腈，以及用作醇、胺的氰乙基化試劑。首先對(duì)聚合物的組成進(jìn)行了理化分析，得出該聚合物為丙烯醛的熱固型聚合物的結(jié)論.然后根據(jù)理論和所建立的回收塔模型，經(jīng)化驗(yàn)分析確定垢型，以制定清洗工藝過(guò)程中，并對(duì)物流系統(tǒng)、丙烯醛的分布情況進(jìn)行了仿真計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果和物流主要組分實(shí)測(cè)結(jié)果相吻合，結(jié)垢類型以聚合物為主，水垢、油垢次之。嚴(yán)加密閉，提供充分的局部排風(fēng)和全面通風(fēng)。操作盡可能機(jī)械化、自動(dòng)化。操作人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具（全面罩），穿連衣式膠布防毒衣，戴橡膠耐油手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、酸類、堿類接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。

二、高效流程

根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)垢特點(diǎn)，確定清洗工藝過(guò)程，水沖洗-堿洗－水沖洗－堿洗－酸洗－水沖洗－中和－排污。在模擬工業(yè)流程的連續(xù)小試裝置上進(jìn)行了丙烯腈和醋酸乙烯酯的水相沉淀共聚合在線研究?？疾炝诉B續(xù)小試裝置的操作特征等。通過(guò)聚合體系pH值和聚合溫度實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)，即時(shí)分析聚合過(guò)程特征，發(fā)現(xiàn)體系pH值是最敏感的操作參數(shù)，而且響應(yīng)靈敏和精確，能及時(shí)提供一些非穩(wěn)定聚合狀態(tài)的信息。

三、清洗系統(tǒng)

丙烯腈生產(chǎn)過(guò)程中，pH值控制對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。由于pH值的變化是強(qiáng)非線性的，對(duì)這一參數(shù)的精確控制一直是生產(chǎn)中的一個(gè)難題。一直以來(lái)，我國(guó)丙烯腈裝置大循環(huán)系統(tǒng)控制均采用DCS分布式控制系統(tǒng)、手動(dòng)方式調(diào)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)穩(wěn)定精確控制。當(dāng)PH系統(tǒng)控制數(shù)值出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低時(shí)，容易造成丙烯腈產(chǎn)品酸性水解或聚合，在降低產(chǎn)量的同時(shí)還易發(fā)生設(shè)備堵塞現(xiàn)象，成為國(guó)內(nèi)丙烯腈行業(yè)難以攻克的“瓶頸”。

2012年10月，化工二廠與國(guó)內(nèi)科研部門合作，開(kāi)發(fā)出丙烯腈裝置大循環(huán)PH值無(wú)模型控制技術(shù)。該技術(shù)突破了原控制方法存在框架限制，解決了非線性問(wèn)題和大滯后等問(wèn)題，將PH值系統(tǒng)數(shù)值由滯后調(diào)節(jié)變?yōu)榍梆佌{(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定閉環(huán)控制。自2010年12月投入使用后，控制系統(tǒng)能夠連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，投用率大于95%，控制波動(dòng)范圍在設(shè)定值之內(nèi)。DCS控制系統(tǒng)和無(wú)模型控制系統(tǒng)之間可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換和手動(dòng)切換，具有穩(wěn)定性好、自動(dòng)投用率高、精確控制的特點(diǎn)。

結(jié)合該裝置現(xiàn)有實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，采用對(duì)象鏈接和嵌入技術(shù)（OPC）建立客戶端，提取了集散控制系統(tǒng)（DCS）的關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)添加硬件支持提取了可燃?xì)怏w和有毒氣體的濃度數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了一套基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的丙烯腈裝置應(yīng)急預(yù)警軟件，軟件能夠及時(shí)方便的獲取生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)氣體濃度數(shù)據(jù)，并通過(guò)最小二乘支持向量機(jī)算法對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)與經(jīng)驗(yàn)閾值比較，達(dá)到應(yīng)急預(yù)警的功能。丙烯腈裝置應(yīng)急預(yù)警軟件的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了丙烯腈生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、非正常工況預(yù)警和應(yīng)急控制。

四、治理方法

使用相當(dāng)于廢水重量0.05‰-8‰的固體過(guò)硫酸銨或0.05‰-8‰固體過(guò)硫酸鉀或0.05‰-8‰固體氯酸鈉或 0.05‰-8‰的30%過(guò)氧化氫作為聚合引發(fā)劑，對(duì)丙烯腈濃度為2800mg/L或7603mg/L的高濃度丙烯腈廢水中的丙烯腈污染成分進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)使用電磁或機(jī)械攪拌，反應(yīng)溫度為10-70℃溫度。然后用0.5%-1%的聚合氯化鋁（10%水溶液）或0.5%聚合硫酸鐵（12%水溶液）作為混凝劑，混凝去除聚合反應(yīng)后的高濃度丙烯腈廢水中的聚合丙烯腈污染成分。若聚合反應(yīng)時(shí)間為105分鐘，廢水中的丙烯腈去除率為96%（過(guò)硫酸銨作引發(fā)劑）、codcr去除率為66%-99%。工藝簡(jiǎn)單合理，廢水治理效果好，生產(chǎn)成本低，具有較大實(shí)施價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

丙烯腈用來(lái)生產(chǎn)聚丙烯纖維（即合成纖維腈綸）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、苯乙烯塑料和丙烯酰胺（丙烯腈水解產(chǎn)物）。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引發(fā)劑（過(guò)氧甲酰）作用下可聚合成一線型高分子化合物——聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈綸質(zhì)地柔軟，類似羊毛，俗稱“人造羊毛”，它強(qiáng)度高，比重輕，保溫性好，耐日光、耐酸和耐大多數(shù)溶劑。丙烯腈與丁二烯共聚生產(chǎn)的丁腈橡膠具有良好的耐油、耐寒、耐溶劑等性能，是現(xiàn)代工業(yè)最重要的橡膠，應(yīng)用十分廣泛。對(duì)8萬(wàn)噸/年丙烯腈裝置的擴(kuò)能技術(shù)改造進(jìn)行研究，針對(duì)原有5萬(wàn)噸/年丙烯腈裝置工藝特點(diǎn)、生產(chǎn)原理及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，找到本裝置自身的生產(chǎn)瓶頸，根據(jù)裝置原生產(chǎn)工藝流程及反應(yīng)﹑回收﹑精制各部分特點(diǎn)，提出了目前我廠丙烯腈裝置存在的主要問(wèn)題:精制回收率低;吸收系統(tǒng)換熱效果差等，并對(duì)丙烯腈損失原因進(jìn)行了分析，從而確定了擴(kuò)能改造目標(biāo)，調(diào)整了工藝參數(shù)并進(jìn)行了核算和工藝研究。結(jié)果表明:在采用國(guó)產(chǎn)新型催化劑MB-96A后，通過(guò)工藝條件的優(yōu)化與設(shè)備內(nèi)構(gòu)件的改造，將原裝置的生產(chǎn)能力擴(kuò)大到8萬(wàn)噸/年的規(guī)模是可行的，丙烯腈精制回收率在丙烯未折純時(shí)能達(dá)到93.8%，折純后能達(dá)到94%。經(jīng)過(guò)裝置標(biāo)定，對(duì)擴(kuò)能后裝置運(yùn)行情況、能物耗、經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行了比較，總結(jié)改造中出現(xiàn)的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)。本次擴(kuò)能改造既吸收了國(guó)內(nèi)同類裝置改造的教訓(xùn)又可為今后同類裝置改造提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，具有較強(qiáng)的可推廣性。

結(jié)語(yǔ)

丙烯腈裝置是生產(chǎn)有機(jī)化工原料丙烯腈的設(shè)備，隨著工藝技術(shù)、工程技術(shù)和設(shè)備制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，丙烯腈裝置規(guī)模不斷擴(kuò)大、設(shè)備高度集成。這在提高了生產(chǎn)效益和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，丙烯腈裝置采用高效清洗法，大幅度縮短了檢修工期，避免了因拆卸塔內(nèi)構(gòu)件造成的損壞，降低了檢修工期，節(jié)約了檢修費(fèi)用。

[1]張沛存.丙烯腈精制損失機(jī)理分析及其改進(jìn)措施[J].齊魯石油化工，2000.

[2]安煒.丙烯氨氧化合成丙烯腈[J].石油化工，1998.