丙烯腈裝置高負荷下回收率提高措施

蘭友　趙修國

摘要：簡述了大慶石化公司丙烯腈裝置現(xiàn)有技術現(xiàn)狀，分析了改造后80000t/a丙烯腈裝置影響回收率的各種因素并提解決辦法，減少丙烯腈損失對指導丙烯腈裝置生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。

關鍵詞：丙烯腈；回收率

過去國內(nèi)丙烯腈行業(yè)回收率較低，多在91%左右，1999年開始回收率問題受到普遍的關注，在2001年以后有較大程度的進展。大慶石化公司丙烯腈裝置生產(chǎn)有其特殊的方面，產(chǎn)品質(zhì)量要滿足腈綸廠聚合要求（其中過氧化物、惡唑等指標較難控制），外排污水要符合環(huán)保要求（COD≤2800 ppm、CN≤5 ppm），在此前提下2005年在主體設備外徑不變的情況下通過改造提升裝置能力至8萬噸/年，在優(yōu)質(zhì)清潔和高能力下，實現(xiàn)裝置回收率達94%。為此，采取了一系列必要的技術措施來實現(xiàn)此目的。

1硬件措施

1.1急冷塔系統(tǒng)

裝置標定表明丙烯腈產(chǎn)品的主要損失在急冷塔，損失量占總丙烯腈產(chǎn)量的6%以上，占全部損失的75%。急冷塔內(nèi)損失主要是聚合及加成反應損失。反應氣體在堿性環(huán)境下丙烯腈會自聚或者與剩余氨反應，生成大分子量重組分，經(jīng)噴淋洗滌隨廢水排出。急冷塔pH過高和氣液接觸不良，是導致?lián)p失的原因。技術改造就是從這方面入手解決。（1）增設急冷塔下段加酸系統(tǒng)L（見圖）

急冷塔下段（汽相入口與塔釜之間）增設一個箱式內(nèi)釜，急冷塔下段循環(huán)中引出一支DN50管線進入內(nèi)釜上部，進行循環(huán)噴淋（稱小循環(huán)，循環(huán)量為20 T/h），從硫酸泵引出一股硫酸通過改變計量泵沖程控制流量進入小循環(huán)噴淋，并在下段循環(huán)上增設pH計來監(jiān)測。四效殘液進入緩沖罐（V-516）由泵不斷引入急冷塔內(nèi)壁與箱式內(nèi)釜之間（簡稱外釜），經(jīng)溢流進入內(nèi)釜。（2）改善急冷塔內(nèi)氣液接觸效果①急冷塔下段更換噴頭108個。來提高能力，改善噴淋效果。②急冷塔下段增高1.1米。③急冷塔上段四層噴淋更換噴頭304個。

1.2吸收塔系統(tǒng)

丙烯腈在吸收系統(tǒng)的損失約占整個丙烯腈產(chǎn)物1%，約占全部損失的13%。分析吸收系統(tǒng)的丙烯腈損失原因，由于吸收溫度高和pH環(huán)境不合適而造成丙烯腈的聚合損失要占85%以上（標定數(shù)據(jù)），因此技術措施上主要從以下考慮：（1）改善貧水體系的pH值環(huán)境在碳酸鈉加入管線上加調(diào)節(jié)閥，來控制流量；增設pH值在線分析儀并將數(shù)據(jù)傳入主控室。這樣就可以控制貧水系統(tǒng)的pH值并穩(wěn)定在所需要的指標數(shù)值。（2）降低吸收系統(tǒng)溫度①增加吸收塔側線冷卻器E-106，用0℃鹽水與原來的E-107串聯(lián)。增加測溫熱電偶TC-1229，降低吸收水溫度3℃。②增加一個吸收水冷卻器E-110與原來的E-110A/B并聯(lián)。③更換貧水/富水換熱器E-108 A/B。（3）改善氣液接觸以保證吸收效果①原吸收塔下段的7 m散堆矩鞍型填料取消，裝7米GEMPAK規(guī)整填料，并在塔內(nèi)設一體收集器、液體分配器和氣體分配器，改善整個塔內(nèi)氣液接觸效果，提高操作彈性和能力[3]。②新增回收塔釜循環(huán)泵P-116 A/S，將V-138部分貧水打入回收塔釜。分擔貧/富水泵部分流量，保證吸收水量可以達到180 m3/h，來滿足吸收效果和蒸發(fā)器熱源的需求，并解決回收塔釜液位投用不穩(wěn)定問題。

1.3精制系統(tǒng)

丙烯腈在精制系統(tǒng)的損失約占整個丙烯腈產(chǎn)物1%，損失方式是聚合和跑損，主要采取以下技術措施：（1）回收塔系統(tǒng)①回收塔更換成高效浮閥塔盤，以提高能力和精餾效果。②將回收塔34#板的汽相抽出位置（去乙腈塔），改成30#板抽出去乙腈塔，可使外送粗乙腈中丙烯腈濃度降到500 ppm以下，減少丙烯腈損失。③分層器V-111加大，提高分離效果。加入分層器水相的碳酸鈉用精確轉(zhuǎn)子控制pH值。④溶劑水換熱器E一109串聯(lián)改成并聯(lián)，提高換熱效率和操作靈活性。新增回收塔頂冷凝器E-113 A和回收塔釜加熱器E-145C以提高能力和運行周期。（2）脫氰塔①更換成高效浮閥塔盤。②將脫氰塔進料預熱器E-123進料提高至50℃，提高塔的熱負荷和塔溫控制的穩(wěn)定性。（3）成品塔更換成高效浮閥塔盤。

2運行管理

急冷塔下段加酸控制急冷塔下段加硫酸調(diào)節(jié)pH值減少聚合是提高精制回收率關鍵方案，效果顯著。但在加酸時要考慮以下兩個負面因素：（1）酸會在下段產(chǎn)生硫酸銨進入廢水中，要考慮焚燒時的腐蝕問題和排放廢氣的指標要求。（2）酸減少丙烯腈聚合的同時，也減少其它雜質(zhì)的聚合，這些雜質(zhì)會在后續(xù)系統(tǒng)中形成聚合物，堵塞設備與管線，甚至會造成外排污水超標。（3）P-120（脫氰塔分層器水相泵）出口有兩個去向即回收塔和急冷塔下段，由于其顯酸性，應選擇送到急冷塔下段，以降低硫酸使用量。

精制后續(xù)系統(tǒng)pH值的優(yōu)化要保持較高的回收率水平，系統(tǒng)pH值的優(yōu)化與穩(wěn)定很重要。設計給出的是相對較寬控制范圍，實際生產(chǎn)要改善硬件配置，增加調(diào)節(jié)閥與在線pH計，根據(jù)技術分析，選定窄區(qū)域pH值進行穩(wěn)定控制。實踐表明，針對7.47 m直徑的反應器以及相配套的后續(xù)設施，通過采取技術措施，可以實現(xiàn)在保證能力（負荷）、質(zhì)量和環(huán)保要求的同時，精制回收率達到94%，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。