影響橡膠裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的因素分析及解決方案
發(fā)布時(shí)間：2019-07-25 發(fā)布作者：
摘要：丁二烯化學(xué)性質(zhì)活潑，極易發(fā)生自聚合反應(yīng)，生成高分子聚合物，造成設(shè)備端點(diǎn)、管道等部位堵塞，給順丁橡膠的生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)困擾。通過(guò)對(duì)丁二烯塔系統(tǒng)的冷凝器和回流罐管口的改造，可以減少丁二烯精餾塔系統(tǒng)自聚物的生成，解決順丁橡膠裝置丁二烯系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行的生產(chǎn)瓶頸。
丁二烯及溶劑回收單元是順丁橡膠生產(chǎn)工藝的重要組成部分，采用多塔分離方式。作用是回收處理溶劑油和丁二烯，脫除雜質(zhì)，使之符合順丁橡膠聚合要求。由于丁二烯分子結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)雙鍵，化學(xué)性質(zhì)活潑，在回收單元丁二烯系統(tǒng)精餾塔的溫度壓力下，丁二烯極易發(fā)生自聚反應(yīng)，生成大量自聚物［1］ ，造成設(shè)備端點(diǎn)、管道等部位堵塞。
1 丁二烯自聚物的形成
丁二烯自聚物通常在高濃度丁二烯系統(tǒng)中形成。在有氧情況下會(huì)生成丁二烯過(guò)氧化物。當(dāng)系統(tǒng)中存在不溶聚合物種子時(shí)，如果有過(guò)氧化物、鐵銹和水存在，丁二烯都可以通過(guò)自由基聚合反應(yīng)，形成爆米花狀聚合物［2］ 。
（1）由于工業(yè)條件限制，丁二烯投料條件是系統(tǒng)置換氧含量在500×10 -6 以下，系統(tǒng)中存在氧氣。
（2）設(shè)備管線在檢修清理過(guò)程中避免不了氧化腐蝕，生成鐵銹。
（3）由于橡膠生產(chǎn)利用水析法凝聚的工藝特點(diǎn)，使水被帶入丁二烯精餾塔中。
常加入的阻聚劑對(duì)丁二烯蒸汽與氧接觸無(wú)作用。因此自聚物常生成于丁二烯精餾塔氣相中。
2 丁二烯自聚物的危害
丁二烯自聚物隨液體聚集在設(shè)備端點(diǎn)，造成管線堵塞、測(cè)量?jī)x表失靈；在丁二烯精餾塔浮閥、降液管中堵塞，引起塔液泛，影響塔頂塔底產(chǎn)品質(zhì)量；堵塞換熱器列管，引起塔壓升高，生產(chǎn)無(wú)法運(yùn)行，亦會(huì)漲裂換熱器列管，造成管殼程介質(zhì)竄料。自聚物體積占原液體體積的 3 倍，并快速增長(zhǎng)導(dǎo)致管線容器脹裂，造成危險(xiǎn)物料泄漏。自聚物因其不飽和性，暴露在空氣中極易發(fā)生自燃。
3 生產(chǎn)中存在的問(wèn)題
（1）回收單元脫水塔進(jìn)料熱交換器和塔頂冷凝器將含有40%丁二烯，溫度為98 ℃的氣相物料先與原料預(yù)冷，再經(jīng)循環(huán)水冷凝至40 ℃。由于溫差較大，為防止換熱器熱形變發(fā)生泄漏，設(shè)計(jì)采用浮頭式換熱器。氣相凝液走殼程，原料液或循環(huán)水走管程［3］ 。
由于浮頭式換熱器設(shè)備封頭與小浮頭之間、管束之間存在設(shè)備死角，殼程丁二烯易發(fā)生自聚，影響換熱器換熱效果，造成塔壓升高，被迫降低負(fù)荷甚至停車。檢修期間自聚物清理困難，用高壓水、工業(yè)酸洗等措施均無(wú)法清理干凈。且每次檢修都有浮頭螺栓被自聚物脹死，無(wú)法拆卸。近年來(lái)，發(fā)生過(guò)2次封頭因自聚物過(guò)多而被脹漏的問(wèn)題，造成大量丁二烯和溶劑油從換熱器平臺(tái)向下擴(kuò)散，嚴(yán)重威脅裝置生產(chǎn)安全，見(jiàn)圖1。
（2）回收單元丁二烯回收塔、丁二烯脫水塔、丁二烯精餾塔回流罐液位計(jì)管口經(jīng)常被自聚物堵塞，造成回流罐液位顯示失靈，被迫停車處理，影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行［4］ 。
4 問(wèn)題的解決方案
（1）脫水塔進(jìn)料熱交換器和塔頂冷凝器內(nèi)生成大量自聚物的主要原因是浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備死角多；丁二烯走殼程，流速慢，會(huì)使丁二烯在高溫環(huán)境下停留過(guò)長(zhǎng)，發(fā)生自由基聚合反應(yīng)。解決辦法是將2臺(tái)換熱器由浮頭式改為固定管板式換熱器，并將丁二烯含量較高的塔頂氣改為管程。一方面換熱器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單無(wú)死角；另一方面走管程流速快，減少了丁二烯停留時(shí)間
［5］ 。
冷凝器換熱面積由367.8 m 2 改為344 m 2 ，管程塔頂氣壓力降小于 10 kPa，換熱能力與原設(shè)備相同；進(jìn)料預(yù)熱器換熱面積由 260.3 m 2 改為 344 m 2 ，管程塔頂氣壓力降及循環(huán)水流速均在合理范圍內(nèi)，均滿足裝置操作彈性要求，換熱器改造前、后的流程分別見(jiàn)圖2，3。
（2）丁二烯塔回流罐液位計(jì)管口常被堵塞，促使液位計(jì)管口生成丁二烯自聚物，且越聚越多，較終使差壓式液位計(jì)失靈。
如果在液位計(jì)管口引入物料流，沖洗至回流罐內(nèi)，就可以解決盲端氣相不流動(dòng)問(wèn)題，見(jiàn)圖4。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)換熱器和
磁翻板液位計(jì)反沖洗的改造，可減少丁二烯精餾塔系統(tǒng)自聚物生成，降低檢修清理的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，符合安全、環(huán)保的生產(chǎn)理念。同時(shí)減少檢修頻次，降低裝置維護(hù)成本，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，提高生產(chǎn)能力，有效提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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