丁二烯裝置腈烴比的優(yōu)化研究

徐洋

摘 要：文章研究了丁二烯裝置在不同生產(chǎn)負荷下的腈烴比，通過相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，分析出了在當前的生產(chǎn)條件下，最佳的腈烴比與生產(chǎn)負荷之間的對應(yīng)關(guān)系，這些試驗研究有利于丁二烯裝置的正常運轉(zhuǎn)，為之后丁二烯裝置的穩(wěn)定運行提供了借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：丁二烯裝置;腈烴比;優(yōu)化研究

1 丁二烯裝置簡介

丁二烯裝置采用乙腈法丁二烯萃取精餾工藝，從乙烯裝置提供的粗C4原料中分離出純度為99.5%wt的1，3-丁二烯產(chǎn)品，其中產(chǎn)品回收率非常高，可以達到98%。在生產(chǎn)過程中，主要的副產(chǎn)品有混合丁烷-丁烯、丙炔和C4炔烴、丁二烯和C5等。丁二烯裝置的設(shè)計能力非常高，目標達到年產(chǎn)十萬噸以上，每年的操作時間可以保證近萬小時。在利用此裝置進行丁二烯生產(chǎn)時，一般是利用萃取精餾的方法，這種方法可以生產(chǎn)出高純度的1，3-丁二烯，它的原理是在原料中加入一種特殊的溶劑，即乙腈，這種方法可以提高待分離組分的相對揮發(fā)度，然后利用精餾的方法分離開原本難以分離的組分。

丁二烯裝置在設(shè)備的結(jié)構(gòu)和布置上進行了良好的工程設(shè)計以及工程實踐，整個裝置由原料準備單元、萃取精餾單元、壓縮單元、丁二烯精餾單元等單元組成，另外，為了保證裝置的正常運行，設(shè)計人員還在裝置中配備了輔助系統(tǒng)。整個裝置中最關(guān)鍵的是萃取精餾單元，萃取精餾的目的是，當乙腈溶劑存在時，利用精餾工藝將C4烷烴和C4烯烴從1，3-丁二烯中分離。從原料準備單元送來的C4原料首先經(jīng)過進料蒸發(fā)器進行部分氣化，然后進入萃取精餾設(shè)備。利用這種方法可以更加方便的實現(xiàn)物質(zhì)的分離，使得工藝過程生產(chǎn)效率更高。

2 腈烴比的相關(guān)研究

在丁二烯裝置中，乙腈泵的作用是提供溶劑向丁二烯萃取塔和炔烴萃取塔中提供溶劑乙腈。溶劑的多少直接關(guān)系到整個工藝過程的成功與否，因此乙腈泵的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整個裝置的運轉(zhuǎn)，在研究腈烴比時，必須對乙腈泵進行研究。乙腈泵采用耐高溫單端面波紋管進行機械密封。但是這種方式非常容易遭到破壞，一旦發(fā)生泄漏，會嚴重污染環(huán)境，而且還會造成安全隱患。因此，這種裝置需要一定的改變，這樣才能更好的提供溶劑，對乙腈泵進行技術(shù)改造之后，因為循環(huán)冷卻系統(tǒng)的存在，里面的乙腈濃度不存在，不會發(fā)生泄漏情況，運行狀態(tài)良好，消除了安全隱患，同時大大減少了維修費用。這樣乙腈泵就能更好的提供溶劑，為研究腈烴比提供方便。

根據(jù)裝置的相關(guān)研究和相關(guān)實踐，我們得到，腈烴比如果太高，塔內(nèi)恒定濃度會比較高，這時會增加動力消耗以及蒸汽消耗，并且會使得塔釜反丁濃度太高，從而使最終的產(chǎn)物丁二烯不合格。相反，如果腈烴比比較低的化，C4各組分的相對揮發(fā)度會出現(xiàn)不明顯的差值，最終導(dǎo)致各組分的分離效果不好，使得丁二烯從塔頂中過多損失，從而影響丁二烯的產(chǎn)量。

為了得到關(guān)于腈烴比的最佳數(shù)值，我們經(jīng)過了詳細的研究，通過對裝置在60%、70%、80%、90%和100%負荷下腈烴比的研究，我們發(fā)現(xiàn)，不同的裝置負荷作用下，最佳的腈烴比數(shù)值是不同的，而且腈烴比在每個負荷狀態(tài)下的應(yīng)用范圍也是有所區(qū)別的，其中溶劑的加入速度、萃取精餾的工藝效果、以及裝置每個環(huán)節(jié)的配合都對腈烴比有非常大的影響，這就需要在不同的裝置負荷下，調(diào)整不同的腈烴比，這樣才能保證丁二烯裝置的穩(wěn)定運行以及整個工藝過程的高效化和合格化。

3 腈烴比的優(yōu)化

①乙腈含水量的優(yōu)化;乙腈含水量對整個工藝過程有著十分重要的作用，其中對萃取系統(tǒng)的分離效果影響重大，是萃取精餾系統(tǒng)中的一個重要指標，其中乙腈含水量對腈烴比的具體影響體現(xiàn)在對各種烴類組分的相對溶解度上。在整個工藝過程中，當乙腈含水量增加時，工藝中的各種烴類組分的相對溶解度會相對增加，但是，這個值會出現(xiàn)飽和，當乙腈含水量增加到一定值時，這些烴類組分的相對溶解度不再增加，會出現(xiàn)降低的情況。另外，乙腈含水量太大時，對溶劑的溶解度也會造成一定的影響，從而降低分離效果，嚴重影響了對丁二烯的生產(chǎn)工藝過程。除了前面兩種情況之外，過高的乙腈含水量還會對裝置的其他系統(tǒng)造成過大的負擔，從而不利于經(jīng)濟效益。因此，在整個工藝生產(chǎn)過程中，乙腈含水量應(yīng)該控制在一個合理的范圍之內(nèi)，既要保證較小的腈烴比，又要滿足較低的生產(chǎn)溫度，這樣才能實現(xiàn)生產(chǎn)效益的最優(yōu)化;

②系統(tǒng)二聚物含量的優(yōu)化;丁二烯裝置中，乙腈的循環(huán)系統(tǒng)中會產(chǎn)生很多二聚物，這些物質(zhì)含量太高會影響乙腈的萃取效果，從而不利于腈烴比的優(yōu)化。因此，在進行腈烴比的優(yōu)化時，可以通過優(yōu)化二聚物含量的方法。在進行實際的生產(chǎn)過程中，這些二聚物的積累會對生產(chǎn)造成影響，因此及時將這些二聚物分離，從而保證系統(tǒng)中動力的保留以及其他工藝過程的正常運轉(zhuǎn)，然后再進行萃取過程。通過對這些二聚物及時分離，達到生產(chǎn)過程中二聚物含量的優(yōu)化效果，經(jīng)過相關(guān)的試驗可知，這種優(yōu)化方法對腈烴比的優(yōu)化有著非常重要的意義。

丁二烯裝置在運行穩(wěn)定時，控制好它的負荷量，并選擇合適的腈烴比，就可以使丁二烯的生產(chǎn)效率更佳。另外，在生產(chǎn)過程中不能只是追求工藝的精確化，還需要考慮經(jīng)濟效益的最大化，因此，對于腈烴比要經(jīng)過適當?shù)膬?yōu)化，從乙腈含水量和系統(tǒng)二聚物的含量兩方面著手進行腈烴比優(yōu)化，對整個生產(chǎn)工藝的工作效率和經(jīng)濟效益非常關(guān)鍵。

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