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        丙烯腈裝置系統(tǒng)高效清理方法淺析

        2013-08-15 00:49:27楊志剛
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2013年12期
        關(guān)鍵詞:丙烯腈裝置工藝

        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)化驗分析確定垢型,以制定清洗工藝過程中,并對物流系統(tǒng)、丙烯醛的分布情況進(jìn)行了仿真計算,其計算結(jié)果和物流主要組分實測結(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、自動化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(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所空氣中。避免與氧化劑、酸類、堿類接觸。搬運時要輕裝輕卸,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,確定清洗工藝過程,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。通過聚合體系pH值和聚合溫度實時反饋控制技術(shù),即時分析聚合過程特征,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)過程中,pH值控制對于產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。由于pH值的變化是強(qiáng)非線性的,對這一參數(shù)的精確控制一直是生產(chǎn)中的一個難題。一直以來,我國丙烯腈裝置大循環(huán)系統(tǒng)控制均采用DCS分布式控制系統(tǒng)、手動方式調(diào)節(jié),無法實現(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)過高或過低時,容易造成丙烯腈產(chǎn)品酸性水解或聚合,在降低產(chǎn)量的同時還易發(fā)生設(shè)備堵塞現(xiàn)象,成為國內(nèi)丙烯腈行業(yè)難以攻克的“瓶頸”。

        2012年10月,化工二廠與國內(nèi)科研部門合作,開發(fā)出丙烯腈裝置大循環(huán)PH值無模型控制技術(shù)。該技術(shù)突破了原控制方法存在框架限制,解決了非線性問題和大滯后等問題,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)自動運行,投用率大于95%,控制波動范圍在設(shè)定值之內(nèi)。DCS控制系統(tǒng)和無模型控制系統(tǒng)之間可實現(xiàn)自動切換和手動切換,具有穩(wěn)定性好、自動投用率高、精確控制的特點。

        結(jié)合該裝置現(xiàn)有實時監(jiān)控系統(tǒng),采用對象鏈接和嵌入技術(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)點數(shù)據(jù),通過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),開發(fā)了一套基于實時監(jiān)測的丙烯腈裝置應(yīng)急預(yù)警軟件,軟件能夠及時方便的獲取生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場危險氣體濃度數(shù)據(jù),并通過最小二乘支持向量機(jī)算法對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測,通過與經(jīng)驗閾值比較,達(dá)到應(yīng)急預(yù)警的功能。丙烯腈裝置應(yīng)急預(yù)警軟件的開發(fā),實現(xiàn)了丙烯腈生產(chǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、實時監(jiān)測、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‰的固體過硫酸銨或0.05‰-8‰固體過硫酸鉀或0.05‰-8‰固體氯酸鈉或 0.05‰-8‰的30%過氧化氫作為聚合引發(fā)劑,對丙烯腈濃度為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)時間為105分鐘,廢水中的丙烯腈去除率為96%(過硫酸銨作引發(fā)劑)、codcr去除率為66%-99%。工藝簡單合理,廢水治理效果好,生產(chǎn)成本低,具有較大實施價值和社會經(jīng)濟(jì)效益。

        丙烯腈用來生產(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8萬噸/年丙烯腈裝置的擴(kuò)能技術(shù)改造進(jìn)行研究,針對原有5萬噸/年丙烯腈裝置工藝特點、生產(chǎn)原理及存在的問題進(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,提出了目前我廠丙烯腈裝置存在的主要問題:精制回收率低;吸收系統(tǒng)換熱效果差等,并對丙烯腈損失原因進(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:在采用國產(chǎn)新型催化劑MB-96A后,通過工藝條件的優(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能達(dá)到93.8%,折純后能達(dá)到94%。經(jīng)過裝置標(biāo)定,對擴(kuò)能后裝置運行情況、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)的問題和經(jīng)驗。本次擴(kuò)能改造既吸收了國內(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,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

        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)競爭力的同時,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.

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