苯乙烯精餾阻聚劑性能分析及阻聚措施

劉雪豐

摘要：苯乙烯是用苯取代乙烯的一個(gè)氫原子形成的有機(jī)化合物，在各種化工原料中都有它的影子存在，是很重要的有機(jī)化工原料，也是最基本的芳烴類化學(xué)品。乙烯基的電子與苯環(huán)共軛，不溶于水，溶于乙醇、乙醚中，暴露于空氣中會(huì)逐漸發(fā)生聚合及氧化反應(yīng)。苯乙烯在工業(yè)上是合成樹(shù)脂、離子交換樹(shù)脂及合成橡膠等的重要單體，一般采取乙烯脫氫法制備，但苯乙烯單體具有自聚性質(zhì)，常溫下就可以發(fā)生聚合，溫度越高，聚合反應(yīng)越快。所以，苯乙烯在生產(chǎn)過(guò)程中特別是精餾過(guò)程中很容易發(fā)生聚合反應(yīng)，工業(yè)上通常添加阻聚劑來(lái)抑制苯乙烯的聚合。

關(guān)鍵詞：苯乙烯；精餾阻聚劑；性能分析；阻聚措施

一、苯乙烯精餾阻聚劑的發(fā)展

阻聚劑是一種工業(yè)助劑，通常用于防止聚合作用的進(jìn)行。阻聚劑分子與鏈自由基反應(yīng)，形成非自由基物質(zhì)或不能引發(fā)的低活性自由基，從而使聚合終止。為了減少在苯乙烯精餾過(guò)程中苯乙烯單體聚合的損失，保證精餾系統(tǒng)的正常進(jìn)行，在生產(chǎn)工藝中，必須在精餾過(guò)程中加入阻聚劑。自苯乙烯單體工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，人們不斷的進(jìn)行苯乙烯精餾阻聚劑的研制開(kāi)發(fā)，NSI是70～80年代普遍使用的第一代苯乙烯精餾阻聚劑，它的缺點(diǎn)是毒性大、污染重、阻聚效率不高、耐熱性也差。上世紀(jì)80年代后，人們通過(guò)在2，4二硝基苯酚（DNP）結(jié)構(gòu)中引入甲基、乙基、丁基等基團(tuán)，降低了阻聚劑的毒性，提高了其在苯乙烯中的溶解度，2，6-二硝基-對(duì)甲酚（DNPC）、4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP）開(kāi)始在苯乙烯生產(chǎn)裝置上使用，其中4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP）是二代精餾阻聚劑中最典型的代表，具有低毒、無(wú)腐蝕、易溶解、耐高溫、阻聚性優(yōu)良的特點(diǎn)，可有效減少苯乙烯的聚合反應(yīng)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，一些新型的低毒、高效、環(huán)保型的阻聚劑開(kāi)始在苯乙烯裝置上試用。這些阻聚劑多采用2～3種組分復(fù)配而成，阻聚效率明顯高于2，6-二硝基-對(duì)甲酚（DNPC）與4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP），大大減少了裝置的使用量，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。

二、苯乙烯精餾阻聚劑的性能分析

在物理性質(zhì)方面上，各種苯乙烯精餾阻聚劑的閃點(diǎn)都比較低，易燃，且具有氧化性。4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚、酰胺類阻聚劑的溶解性好，減少了結(jié)晶的出現(xiàn)，而2，4-二硝基苯酚、2，6-二硝基-對(duì)甲苯酚的溶解性較差，很容易發(fā)生結(jié)晶，堵塞設(shè)備管線，影響安全穩(wěn)定地生產(chǎn)。在毒性方面上，2，4-二硝基苯酚的LD50值為20mg/kg，2，6-二硝基-對(duì)甲苯酚的LD50值為95mg/kg，4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚的LD50值為50mg/kg，相比較之下，2，6-二硝基-對(duì)甲苯酚的毒性比2，4-二硝基苯酚小，而且這三種精餾阻聚劑都具有毒性，在工藝生產(chǎn)中應(yīng)盡量使用低毒性的苯乙烯精餾阻聚劑，既減少阻聚劑的用量，又減少了裝置的消耗，同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)效益。

三、苯乙烯精餾的阻聚方案與措施

苯乙烯在精餾過(guò)程中采用協(xié)同阻聚方案，可以大大減少阻聚劑中的毒性對(duì)人體的傷害，減少工藝產(chǎn)品中阻聚劑的用量，減少阻聚劑結(jié)晶堵塞設(shè)備管線的問(wèn)題。在工藝設(shè)計(jì)方面，苯乙烯很容易在高濃度及高溫的條件下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生聚合，而如何減少在工藝生產(chǎn)過(guò)程中高濃度及高溫下苯乙烯在裝備中的停留時(shí)間，是工藝設(shè)計(jì)應(yīng)深深考慮的一個(gè)問(wèn)題，這些裝備主要包括苯乙烯精餾塔釜液體收集槽、乙苯/苯乙烯精餾塔釜液體收集槽、苯乙烯精餾塔回流罐等。同時(shí)在管道設(shè)計(jì)方面，應(yīng)考慮如何使苯乙烯介質(zhì)的管線無(wú)袋形、有坡度，以防止苯乙烯在低凹處停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致苯乙烯發(fā)生聚合。以苯乙烯為介質(zhì)的壓力表和液位計(jì)的引壓管，是苯乙烯存在的死角。如果苯乙烯在這個(gè)地方停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)造成引壓管聚堵，儀表測(cè)量失靈等問(wèn)題。在生產(chǎn)操作方面，乙苯/苯乙烯的分離塔、苯乙烯精餾塔回流罐和塔釜液位在平時(shí)操作過(guò)程中，應(yīng)保持安全穩(wěn)定，暴空暴滿都會(huì)造成苯乙烯在裝置設(shè)備中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，液體過(guò)低還會(huì)造成設(shè)備裝置局部過(guò)熱，這些問(wèn)題都會(huì)使得苯乙烯的聚合反應(yīng)現(xiàn)象增加。通過(guò)使苯乙烯精餾塔避免全回流操作，減少大回流操作與低負(fù)荷進(jìn)料，減少乙苯/苯乙烯分離塔低負(fù)荷進(jìn)料等這些操作，以減少苯乙烯在裝置設(shè)備中的停留時(shí)間，減少聚合現(xiàn)象的發(fā)生，增加經(jīng)濟(jì)效益。如果含苯乙烯物料的管線長(zhǎng)時(shí)間不使用的話，必須要清理干凈，低位放凈放空管線，以避免管線內(nèi)部有苯乙烯停留聚合堵塞管線。苯乙烯精餾系統(tǒng)應(yīng)維持好工藝生產(chǎn)操作過(guò)程中的溫度穩(wěn)定，禁止進(jìn)行超溫操作，一旦超溫必將引發(fā)苯乙烯發(fā)生聚合反應(yīng)，在苯乙烯聚合的同時(shí)再大量加熱，就會(huì)導(dǎo)致苯乙烯再次聚合，甚至出現(xiàn)大量苯乙烯聚合物的現(xiàn)象發(fā)生。在苯乙烯精餾系統(tǒng)發(fā)生超溫后，應(yīng)采取停止苯乙烯進(jìn)料、大劑量阻聚劑的注入，加入乙苯等介質(zhì)稀釋等措施盡最大可能的降低溫度；倘若壓力增高后，應(yīng)采取快速降壓措施，有效降壓，從而避免設(shè)備超溫超壓，精餾系統(tǒng)降溫降壓后，應(yīng)盡快將裝置設(shè)備中的苯乙烯物料排空排凈。另外，在工藝生產(chǎn)的過(guò)程中，乙苯脫氫制苯乙烯的裝置設(shè)備會(huì)受到催化劑時(shí)長(zhǎng)、生產(chǎn)操作等影響，脫氫液物料的組成會(huì)發(fā)生變化。所以苯乙烯精餾系統(tǒng)內(nèi)的阻聚劑的注入量應(yīng)根據(jù)苯乙烯的濃度變化而進(jìn)行調(diào)整，以防止苯乙烯聚合反應(yīng)的發(fā)生。在苯乙烯生產(chǎn)工藝的過(guò)程中，為了維持苯乙烯精餾系統(tǒng)內(nèi)溫度的穩(wěn)定，應(yīng)注意空氣中氧氣的進(jìn)入，苯乙烯分離等系統(tǒng)都是在負(fù)壓下操作進(jìn)行的，精餾系統(tǒng)若是漏入氧氣會(huì)加速苯乙烯的聚合，所以對(duì)防止苯乙烯精餾系統(tǒng)泄露要求比較高。因此，苯乙烯精餾系統(tǒng)的裝置在投入物料之前，應(yīng)做好氣密工作，防止系統(tǒng)內(nèi)漏入氧氣，同時(shí)也要做好將系統(tǒng)內(nèi)空氣置換干凈的準(zhǔn)備，在日常生產(chǎn)操作的過(guò)程中，也要嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行，杜絕空氣漏入系統(tǒng)。

總結(jié)

通過(guò)本文，我們可以看出，在苯乙烯的生產(chǎn)工藝中，為了避免苯乙烯單體在貯藏、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中發(fā)生聚合，單體中往往加入少量阻聚劑，在使用前再將它除去。而添加苯乙烯阻聚劑的阻聚措施可以有效的降低苯乙烯在工藝系統(tǒng)中的停留時(shí)間，維持了工藝操作中的溫度穩(wěn)定，減少了系統(tǒng)漏氧量，還可以隨著系統(tǒng)苯乙烯濃度的變化及時(shí)調(diào)節(jié)阻聚劑用量，從而降低聚合物的生成，使裝置可以安全穩(wěn)定的生產(chǎn)，減少了阻聚劑的用量，降低了裝置的消耗，增加了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

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