乙腈法丁二烯抽提的节能改造

张明 侯亮 徐金光 （青岛伊科思技术工程有限公司 山东省 青岛市 266042）

一、乙腈法丁二烯抽提

早在20世纪20年代，德国开始用乙炔生产丁二烯，进而生产出了合成橡胶。第二次世界大战期间，国际市场对天然橡胶的需求开始猛增，巨大的市场需求促使人们开始纷纷寻求合成橡胶的单体──丁二烯的生产途径。在当时，除德国采用乙炔法外，美国、苏联等都采用乙醇法生产丁二烯。随后，美国又开辟了从石油出发生产丁二烯的方法。直至到二战结束，美国丁二烯年产量已达到550kt,其中约60%来自石油化工。在此之后，石油化工的发展促进了丁二烯的生产。丁二烯作为一种重要的石油化工基础有机原料，工业上主要用萃取精馏法分离丁二烯，其常用溶剂是乙腈（ACN）、二甲基甲酰胺（DMF）和N-甲基吡咯烷酮（NMP），其中乙腈作为溶剂分离丁二烯工艺在我国多套装置上都有广泛的应用。

目前，国际上主要有两种丁二烯的生产方法，一是炼油厂催化裂化副产于丁烷丁烯馏分，然后经过脱氢工艺、萃取精馏工艺、提纯工艺，从而得到产品。二是从乙烯裂解装置的副产品——富含丁二烯的混合C4当中馏分，然后经过以萃取精馏为主的提纯工艺就可以得到所需产品。第二种方法避免了花费昂贵的脱氢工艺，使得生产成本明显低于第一种方法，从而获得经济上的优势，并且成为目前国际上应用最为广泛的丁二烯生产工艺。据相关调查报告显示，当前国际市场中有92%的丁二烯都是采用乙腈法提取得到的。

裂解C4馏分工程中，除了含有丁二烯外，还包含有丁烯、丁烷、丁炔、丙炔、乙烯等多种烃类。这些烃的挥发度接近，如果采用一般的精馏方法抽提难以得到高纯度的丁二烯，所以，在C4馏分中就要加入大量的但是沸点远远大于C4烃的萃取精馏溶剂，通过这种方法可以明显的增大各组分间的相对的挥发度，从而得到纯度较高的丁二烯。

二、乙腈法抽提丁二烯的节能改进

2.1、降液管和浮阀存在的问题

采用乙腈法抽提丁二烯的工艺中，一萃塔与二萃塔是最为关键的两个塔，因为这两个萃塔内部都含有大量的乙腈溶剂，通常的表现就是液体的流量大，气体的流量小。这在客观上就要求液体在萃塔内部的塔板上边分布均匀，从而可以使气体液体之间能够均匀的接触，这样才会产生最理想的传质效果。可是目前国内许多生产装置上还是应用的传统浮阀、降液管等内部构件。大多数的降液管采用的还是垂直的弓型降液管，这种降液管的液体流速大，由于在塔盘的两个侧面，流出来的液体量少于平均值，于是侧面就成了液体流动的盲区，塔内存在这两个大的盲区在很大程度上压缩着有效地鼓泡面积，从而致使气液之间的接触时间和分离效果到不到预期标准。

此外，传统浮阀装置在设计的时候，由于受到生产和安装成本的影响，阀孔的直径普遍比较大，这就致使萃塔内通过浮阀的气束截面面积过大，气体的表面积降低会直接导致传质效果降低。

2.2、构造的改进

根据垂直弓型降液管的弊端和问题，我们采用由下而上向萃塔内壁倾斜的形式改造一种多折边倾斜式的降液管，其底部增置一个多折边的长条，这就简单有效的增加了液体流程长度，从而促使流体可以在萃塔内部分布均匀，这就在客观上增加了气液之间的接触时间和接触面积，提升了传质的效果。

同理，我们可以根据传统浮阀的弊端逆向思维进而设计一种新型的浮阀复合孔微型浮阀，新型浮阀的阀孔周围将由许多半圆孔组成的曲线。这样，原先的大孔之上就会叠加许多小孔，这就会将流通的气体分流成许多小气流，最大程度上增强了气液的传质面积和传质效果。

通过对萃塔内部的降液管和浮阀的进一步改进，可以使原设备的生产能力和产品质量都得到极大的提升，同时也会降低整个生产系统的综合能耗，有利于降低生产成本。

2.3、其他方面需要注意的地方

由于丁二烯分子具有强活性，通过热量，氧，金属表面物质等易引发自由基聚合。在生产过程中需分析聚合物生成原因，根据不同的情况采取不同的措施。

一方面应精心操作避免氧气进入系统，减少操作波动（塔釜温度高易聚合结焦），可减少聚合物的生成。

另一方面选择适当配方的阻聚系统，合理投加阻聚剂（阻聚配方中也包含分散剂）。阻聚剂可破坏自由基，阻止聚合，另外其中的分散剂会捕捉小的聚会物颗粒并在其表层形成活性表面，以防止这些颗粒聚合成为大块聚合物堵塞再沸器及降液管、塔盘等。

结束语：

目前，我国国内的丁二烯抽提技术和发达国家比较起来还有很大的差距，随着社会经济的发展和工业的进步，丁二烯的市场需求也将进一步增大，因此对乙腈法丁二烯抽提技能改造进行深入研究对我国发展和实力增长具有重要的现实意义，进一步节约能源，提高生产效率也将对我国经济发展起着至关重要的作用。我国相关科技研究人员应该基于外国先进的生产技术开拓创新，积极进取努力发展我国化工技术，为我国化工技术与世界接轨做出贡献。

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