楊繼偉（天津大沽化工股份有限公司，天津 300452）

綠色環(huán)保阻聚方案在苯乙烯裝置的應(yīng)用

楊繼偉
（天津大沽化工股份有限公司，天津 300452）

苯乙烯是一種用途廣泛的化工原料。苯乙烯單體具有自聚性質(zhì),常溫下就可發(fā)生聚合,溫度越高,聚合速度越快。為了減少苯乙烯精餾過程中苯乙烯單體的聚合損失,保證精餾系統(tǒng)正常進(jìn)行,必須在精餾過程中加入阻聚劑。本文分析了某苯乙烯裝置綠色環(huán)保阻聚方案試用結(jié)果，并將綠色環(huán)保阻聚方案與DNBP與真阻聚劑A協(xié)同阻聚方案進(jìn)行了對(duì)比。

苯乙烯、阻聚劑、聚合物。

苯乙烯作為一種用途廣泛的化工原料，近年來國內(nèi)發(fā)展很快。由于苯乙烯的雙鍵非?；顫?，在精餾過程中，由熱引發(fā)而產(chǎn)生自由基聚合形成高聚物，不僅消耗了苯乙烯單體，影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且嚴(yán)重威脅連續(xù)生產(chǎn)過程的進(jìn)行。為減少苯乙烯自聚，除采用負(fù)壓操作以降低精餾溫度外，通常還需要加入阻聚劑。自苯乙烯工業(yè)化生產(chǎn)以來，人們不斷地進(jìn)行苯乙烯精餾阻聚劑的開發(fā)。至今，苯乙烯阻聚劑已經(jīng)歷了數(shù)次更新?lián)Q代。最早國內(nèi)外一般使用 2，4-二硝基苯酚（DNP）作為苯乙烯精餾阻聚劑。上世紀(jì) 80年代以后，人們通過在DNP結(jié)構(gòu)中引入甲基、乙基、丁基等基團(tuán)，降低阻聚劑的毒性，提高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）開始在苯乙烯裝置中使用。上世紀(jì)90年代開始，人們研發(fā)了一些新型、低毒阻聚劑開始和DNBP協(xié)同使用，形成協(xié)同阻聚方案，大大降低了DNBP的使用量，節(jié)省成本的同時(shí)阻聚效率也得到了很大提高。某年產(chǎn)50萬噸苯乙烯裝置目前使用的是DNBP與真阻聚劑A協(xié)同阻聚方案（方案1），考慮到DNBP毒性較大，影響操作人員身體健康，且排放物中含大量氮元素，對(duì)環(huán)境有污染，為了改善操作環(huán)境，做好安全環(huán)保工作，該裝置對(duì)綠色環(huán)保阻聚方案（方案2）進(jìn)行了試用，使用綠色環(huán)保阻聚劑完全替代 DNBP，并對(duì)該方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1、苯乙烯精餾系統(tǒng)流程簡介

脫氫反應(yīng)產(chǎn)生的粗苯乙烯經(jīng)過粗苯乙烯進(jìn)料預(yù)熱器TT-1239預(yù)熱后進(jìn)入苯/甲苯塔AS-1201。脫氫反應(yīng)副產(chǎn)的苯和甲苯通過苯/甲苯塔AS-1201分離，從塔頂采出到苯/甲苯處理系統(tǒng)。苯/甲苯塔AS-1201塔釜為脫氫系統(tǒng)未反應(yīng)的乙苯、脫氫系統(tǒng)產(chǎn)生的苯乙烯以及焦油重組分，塔釜物料分為兩股，分別進(jìn)入低壓乙苯回收塔AS-1202和高壓乙苯回收塔 AS-1281。低壓乙苯回收塔 AS-1202和高壓乙苯回收塔AS-1281塔頂采出乙苯，乙苯回到脫氫系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)，塔釜為脫氫系統(tǒng)產(chǎn)生的苯乙烯以及焦油重組分，塔釜物料進(jìn)入苯乙烯產(chǎn)品塔AS-1203。苯乙烯產(chǎn)品塔AS-1203塔頂采出合格苯乙烯產(chǎn)品，塔釜的少量苯乙烯和焦油重組分進(jìn)入焦油閃蒸罐 MS-1226。苯乙烯從焦油閃蒸罐MS-1226閃蒸回到苯乙烯產(chǎn)品塔AS-1203，其余焦油重組分一部分采出到中間罐，另一部循環(huán)回到苯/甲苯塔AS-1201。

裝置正常生產(chǎn)使用的是DNBP與真阻聚劑A協(xié)同阻聚方案（方案1）：DNBP作為緩聚劑加入粗苯乙烯進(jìn)料預(yù)熱器TT-1239和高壓乙苯回收塔AS-1281，真阻聚劑 A 加入低壓乙苯回收塔AS-1202和高壓乙苯回收塔AS-1281。

2、綠色環(huán)保阻聚方案內(nèi)容

綠色環(huán)保阻聚方案（方案2）由三種阻聚劑組成：綠色緩聚劑B代替DNBP加入粗苯乙烯進(jìn)料預(yù)熱器TT-1239和高壓乙苯回收塔AS-1281，真阻聚劑C加入粗苯乙烯進(jìn)料預(yù)熱器TT-1239，真阻聚劑D加入高壓乙苯回收塔AS-1281。綠色緩聚劑B、真阻聚劑C、真阻聚劑D三種阻聚劑協(xié)同實(shí)現(xiàn)苯乙烯阻聚作用。

3、綠色環(huán)保阻聚方案試用過程

9月23日，真阻聚劑C開始加入粗苯乙烯進(jìn)料預(yù)熱器TT-1239，9月24日，綠色緩聚劑B代替DNBP加入粗苯乙烯進(jìn)料預(yù)熱器TT-1239和高壓乙苯回收塔AS-1281，9月25日，真阻聚劑D代替真阻聚劑A加入高壓乙苯回收塔AS-1281，同時(shí)停止真阻聚劑 A加入低壓乙苯回收塔AS-1202。

經(jīng)過對(duì)綠色緩聚劑 B、真阻聚劑 C、真阻聚劑D三種阻聚劑加藥量進(jìn)行調(diào)整，10月17日各阻聚劑用量達(dá)到穩(wěn)定。

10月25日，綠色環(huán)保阻聚方案（方案2）試用結(jié)束，裝置切回到DNBP與真阻聚劑A協(xié)同阻聚方案（方案1）。

4、工藝控制參數(shù)分析

4.1各精餾塔操作參數(shù)

綠色環(huán)保阻聚方案（方案2）試用前及試用期間，裝置工藝參數(shù)保持基本穩(wěn)定。裝置生產(chǎn)負(fù)荷保持穩(wěn)定，蒸汽、氮?dú)?、循環(huán)水、冷凍水保持穩(wěn)定。方案1與方案2具備對(duì)比條件。

4.1.1苯/甲苯塔AS-1201

表1、苯/甲苯塔AS-1201方案1與方案2參數(shù)對(duì)比

由上表可知，苯/甲苯塔AS-1201在使用方案1和方案2期間，粗苯乙烯進(jìn)料量、塔頂壓力、塔釜壓力、塔頂溫度、塔釜溫度均保持穩(wěn)定。

4.1.2低壓乙苯回收塔AS-1202

表2、低壓乙苯回收塔AS-1202方案1與方案2參數(shù)對(duì)比

由上表可知，低壓乙苯回收塔AS-1202在使用方案1和方案2期間，塔頂壓力、塔釜壓力、塔頂溫度、塔釜溫度均保持穩(wěn)定。

4.1.3高壓乙苯回收塔AS-1281

表3、高壓乙苯回收塔AS-1281方案1與方案2參數(shù)對(duì)比

由上表可知，高壓乙苯回收塔AS-1281在使用方案1和方案2期間，塔頂壓力、塔釜壓力、塔頂溫度、塔釜溫度均保持穩(wěn)定。

4.1.4苯乙烯產(chǎn)品塔AS-1203

表4、苯乙烯產(chǎn)品塔AS-1203方案1與方案2參數(shù)對(duì)比

由上表可知，苯乙烯產(chǎn)品塔AS-1203在使用方案1和方案2期間，塔頂壓力、塔釜壓力、塔頂溫度、塔釜溫度均保持穩(wěn)定。

4.1.5焦油閃蒸罐MS-1226

表5、焦油閃蒸罐MS-1226方案1與方案2參數(shù)對(duì)比

由上表可知，焦油閃蒸罐MS-1226在使用方案1和方案2期間，頂部壓力、底部溫度、焦油循環(huán)量均保持穩(wěn)定。

4.2各精餾塔聚合物含量

苯乙烯精餾塔塔釜聚合物含量為檢驗(yàn)阻聚劑效果的重要指標(biāo)。塔釜聚合物含量越低，就表明了阻聚劑的阻聚效果越好。

4.2.1苯/甲苯塔AS-1201塔釜聚合物含量

由上圖可得，方案 1使用期間苯/甲苯塔AS-1201塔釜聚合物含量穩(wěn)定在0.15wt%左右，9 月23日方案2開始試用后聚合物含量有所波動(dòng)，最高達(dá)到0.21wt%，后期降低至0.15wt%以下，體現(xiàn)了良好的阻聚效果。

4.2.2低壓乙苯回收塔AS-1202塔釜聚合物含量

由上圖可得，方案1使用期間低壓乙苯回收塔AS-1202塔釜聚合物含量穩(wěn)定在0.2wt%左右，9月23日方案2開始試用后聚合物含量有所波動(dòng)，最高達(dá)到0.32 wt%，后期降低至0.23wt%左右，試用期間始終未超過技術(shù)協(xié)議規(guī)定的0.35 wt%，體現(xiàn)了較好的阻聚效果。

4.2.3高壓乙苯回收塔AS-1281塔釜聚合物含量

由上圖可得，方案1使用期間高壓乙苯回收塔AS-1281塔釜聚合物含量穩(wěn)定在0.25wt%左右，9月23日方案2試用開始后聚合物含量有明顯上升趨勢(shì)，最高達(dá)到0.45 wt%，分析原因后認(rèn)為新的阻聚劑進(jìn)入系統(tǒng)后需要一段時(shí)間才能達(dá)到最佳阻聚效果，聚合物含量在試用后期降低至0.3wt%左右，試用期間聚合物含量始終未超過聚合物控制指標(biāo)的0.5 wt%，并且在打開AS-1281塔釜機(jī)泵的管道過濾器后，并未發(fā)現(xiàn)明顯聚合物，體現(xiàn)了較好的阻聚效果。

4.2.4焦油閃蒸罐MS-1226聚合物含量

由上圖可得，方案 1使用期間焦油閃蒸罐MS-1226聚合物含量穩(wěn)定在35wt%左右，9月23日方案2試用開始后聚合物含量有明顯上升趨勢(shì)，最高達(dá)到49 wt%，平均為45 wt%。聚合物含量有升高趨勢(shì)。與供貨商技術(shù)人員分析原因后認(rèn)為，增多的聚合物部分為小分子量聚合物，不會(huì)影響正常生產(chǎn)。

4.3焦油閃蒸罐MS-1226焦油采出量

由上圖可得，焦油閃蒸罐MS-1226焦油采出量在使用方案1期間平均為610kg/h，9月23日方案2試用開始后焦油采出量基本保持穩(wěn)定，到方案2試用后期有升高趨勢(shì)，平均為640 kg/h，增長了30 kg/h，與焦油閃蒸罐MS-1226聚合物含量升高的現(xiàn)象基本可以吻合，表明了聚合物增多。

5.方案1與方案2阻聚劑用量對(duì)比

為了更客觀地比較兩方案，選取方案2穩(wěn)定期阻聚劑用量與方案1生產(chǎn)穩(wěn)定期間阻聚劑用量做對(duì)比。

方案1生產(chǎn)穩(wěn)定期間阻聚劑單耗

方案2穩(wěn)定期各阻聚劑單耗

6. 結(jié)論

綠色環(huán)保阻聚方案在試用過程中較DNBP與真阻聚劑A協(xié)同阻聚方案對(duì)比如下：

（1）從苯乙烯精餾單元各塔釜聚合物分析結(jié)果得出：綠色環(huán)保阻聚方案試用期間聚合物含量相對(duì)于方案1使用期間偏高，但是聚合物含量在控制指標(biāo)范圍內(nèi)，且未在塔釜機(jī)泵的管道過濾器內(nèi)發(fā)現(xiàn)聚合物，可以在苯乙烯裝置上使用。

（2）從焦油閃蒸罐MS-1226焦油采出量曲線圖可知，綠色環(huán)保阻聚方案試用期間焦油采出量相對(duì)于方案1使用期間有所增長，焦油采出量的增長會(huì)導(dǎo)致苯和乙烯的單耗增加，苯乙烯的生產(chǎn)成本會(huì)有所增加。

（3）從阻聚劑使用成本上，綠色環(huán)保阻聚方案試用期間需要的阻聚劑總量相對(duì)于方案1使用期間偏多，且綠色環(huán)保阻聚方案的三種阻聚劑售價(jià)相對(duì)于DNBP和真阻聚劑A較高，綠色環(huán)保阻聚方案的阻聚劑使用成本高于DNBP與真阻聚劑A協(xié)同阻聚方案。

（4）綠色環(huán)保阻聚方案具有最大的優(yōu)點(diǎn)，也是DNBP與真阻聚劑 A協(xié)同阻聚方案不具備的優(yōu)點(diǎn)，含氮量少，低毒，環(huán)保，為環(huán)境友好型阻聚劑。

楊繼偉，男，28歲，就職于天津大沽化工股份有限公司，從事苯乙烯裝置技術(shù)管理工作。