丁二烯装置长周期运行

鞠 超，周 彤，秦 胜，孙小利，王 星，陈豹

工艺与装备

丁二烯装置长周期运行

鞠 超1，周 彤2，秦 胜2，孙小利2，王 星2，陈豹2

（1. 中国石油抚顺石化公司生产运行处，辽宁 抚顺 113008； 2. 中国石油抚顺石化公司烯烃厂， 辽宁 抚顺 113004）

介绍了抚顺石化公司16万t/a丁二烯装置的运行情况，该装置自开工至今已经连续运行近2 a；在该装置长周期运行的基础上，分析了制约丁二烯装置长周期运行的因素和产生原因，并提出了防范措施，为今后装置的安稳长满优运行，提供借鉴依据。

丁二烯；聚合；长周期；措施

丁二烯装置是乙烯裂解装置的配套装置之一，它除了平衡乙烯裂解碳四物料外，还可以为后续装置丁苯橡胶、MTBE/丁烯-1装置提供原料，是乙烯联合装置稳定长周期生产的关键单元。

因此，丁二烯装置的长周期安全运行至关重要，本文从抚顺石化16万t/a丁二烯装置的开工两年来的经验，结合2012年试生产过程中出现的问题，讨论丁二烯长周期运行的条件和措施，并为装置高负荷安全运行提供参考。

1 丁二烯装置简介

抚顺石化公司16万t/a丁二烯装置是从乙烯裂解碳四馏分中分离高纯度1,3-丁二烯。该装置采用乙腈抽提法生产丁二烯，即以乙腈为溶剂，利用萃取精馏和普通精馏的方法，从乙烯装置的副产碳四馏份中将丁二烯分离出来。

碳四馏份中除含丁二烯外，还有丁烷、丁烯、丁炔等多种C3～C5烃类，这些组份沸点相近，又能形成共沸物，当在分离系统中加入溶剂乙腈后，各组份间的相对挥发度差值增大。利用两级萃取精馏的方法，先除去丁烷、丁烯，后除去碳四炔烃，即得粗丁二烯；再经两级精馏除去重组份及丙炔，制得聚合级产品丁二烯。

2 制约丁二烯装置长周期的原因分析

2.1 系统聚合堵塞

丁二烯生产过程中易产生各种聚合物，如丁二烯二聚物、橡胶状聚合物、丁二烯过氧化自聚物、丁二烯端基聚合物。按照生产机理、生成条件的不同，这些聚合物分别发生在丁二烯装置不同的部位[1]。

丁二烯装置萃取单元是整个丁二烯系统的核心单元，萃取单元运行的状态，影响整个装置的长周期运行状况；在丁二烯萃取单元，主要易产生丁二烯橡胶状聚合物，这种聚合物一般出现在第一萃取精馏塔塔釜、解析塔塔釜及再沸器处，引起塔板、降液管及再沸器堵塞。本丁二烯装置在2012年首次试车运行期间，出现过再沸器堵塞的现象，2013年停工检修打开设备后发现的聚合物情况；丁二烯萃取单元再沸器聚合结焦堵塞情况见图1。

通过丁二烯装置两年来的运行情况及试生产后的检修状况分析，认为系统出现聚合物的原因有以下几点：

（1）检修时系统的设备，管线的一些死角不易清理干净，尤其是丁二烯自聚物残留物，如果处理不干净，再次开车极易引发更多的丁二烯自聚；

（2）检修后开车前化学清洗依靠装置本身的清洗线清洗时间短，清洗浸泡不彻底；

（3）正常运行过程中系统过滤器在清理后投入运行前没有置换；

（4）阻聚剂加入量不足。

2.2 溶剂污染

乙腈在丁二烯装置内作为萃取剂使用。在装置正常运行的过程中，受碳四原料中碳五、丁二烯二聚物等杂质的影响，经过一定时间和数量的积累后就会导致溶剂萃取效果下降。

2012年乙烯装置试车期间，由于装置运行不稳定，裂解碳四中的碳五连续超标，为平衡物料，这些含碳五高的碳四不得不消化掉，这就使得乙腈的质量急剧下降，直接影响丁二烯装置内的系统稳定性，导致粗丁二烯中乙烯基乙炔（VA）超标，同时使得抽余碳四中的1,3丁二烯增加，降低了丁二烯的收率；具体裂解碳四中碳五含量与粗丁二烯中炔烃含量的关系见表1。

由于碳五在溶剂乙腈中逐渐积累，使得乙腈的纯度和萃取分离效果变差，从而造成萃取塔操作难度加大，操作弹性变小，腈烃比相应增大，从而增大了蒸汽的消耗，增加了装置的能耗。

由于碳五污染了乙腈，对溶剂回收塔的操作也带来了很大的困难，在2012年11月至2013年3月期间，溶剂回收塔底过滤器平均每周要清理一次，有时达到两次；进料换热器每20 d左右就清理1次，严重影响了装置的长周期运行。

2.3 公用工程

丁二烯装置所用公用工程影响系统长周期运行的主要有中压蒸汽和循环水温度、压力的变化；中压蒸汽的压力波动，主要影响第一萃取精馏塔塔釜温度和解析塔灵敏板温度的波动；第一萃取精馏塔塔釜温度的波动，主要影响抽余碳四中丁二烯含量和粗丁二烯中反丁烯-2的脱出。

同时中压蒸汽压力的波动对解析塔釜再沸器的换热影响较大，容易引起再沸器部分过热，造成丁二烯热聚合的发生。

循环水的温度变化主要影响炔烃萃取塔和溶剂回收塔的操作的稳定，影响炔烃的脱除及溶剂回收塔釜循环洗涤水中的乙腈含量，而且影响废水中COD值。

3 丁二烯装置长周期的防范措施

3.1 系统聚合防范措施

（1）开工前进行必要的化学清洗，先除去铁锈，后钝化除氧[2]。

（2）系统用 99.9 W%的氮气进行置换，使系统的氧含量控制在1 000×10-6以下。

（3）严格监控，添加足量的阻聚剂；

3.2 溶剂污染的防范措施

溶剂乙腈的质量决定了丁二烯分离效果和丁二烯收率的重要指标，前面分析了影响溶剂乙腈的质量的因素；结合近两年的实际生产经验，并参照同行业的经验做法，我们对保证乙腈的质量采取了一下措施：

（1）定期分析，实时掌握乙腈的运行情况；

（2）严格裂解碳四进料关，控制碳四中的碳五小于0.5%以下；

（3）加大乙腈中阻聚剂分析，及时补充合格的阻聚剂；

（4）保证足够的溶剂再生量，减少二聚物在溶剂中的积累；

（5）对清理机泵等操作排出的含有有害杂质，且溶剂回收塔无法脱除的乙腈，集中回收外出精制，减少污染乙腈的因素；

通过以上措施，大大提高了溶剂乙腈的质量，经过经一年半的运行，也证明了以上措施起到了提高乙腈质量的作用；采取措施前后溶剂乙腈质量的变化对比情况见图2。

3.3 公用工程的影响的防范措施

在丁二烯装置运行的两年来，共发送过3次由于中压蒸汽压力波动造成的停工，因此稳定的中压蒸汽，对丁二烯装置长周期运行尤其重要；本装置设计中压蒸汽为1.0 MPa，根据两年来的运行经验，在蒸汽压力大于0.55 MPa时，可以低负荷维持运行，该状态下可以避免碳四及炔烃溶解在乙腈中，影响乙腈萃取效果和炔烃的分离效果。

4 结 论

本文对丁二烯装置运行期间出现的三个代表性问题，即萃取系统的聚合堵塞、精馏系统丁二烯聚合、溶剂污染进行了分析，从理论和实践两个方面找出以上问题出现的原因以及相应的防范措施，为延长丁二烯装置的运行周期提供好的建议和帮助，进一步丰富和完善丁二烯装置操作理论，了解和掌握丁二烯装置在各个时期运行的特点，提高稳定装置长周期运行的操作水平。

当然,影响装置长周期的因素与平常规范的日常操作、严格的生产管理分不开的；对于本装置系统盲端管理、氧含量的管理、关键温度的控制等因素还有待进一步提高和优化。

［1］张旭之.碳四碳五烯烃工学[M].北京：化学工业出版社，1998:20-30.

［2］潘祖仁.高分子化学(第二版)[M].北京：化学工业出版社，1997.

Discussion on the Long Period Operation of Butadiene Unit

JU Chao1，ZHOU Tong2，QIN Sheng2，SUN Xiao-li2，WANG Xing2，CHEN Bao2
（1. PetroChina Fushun Petrochemical Company Production Operation Department, Liaoning Fushun 113008，China；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Olefin Plant, Liaoning Fushun 113004，China）

Running condition of 160 kt/a butadiene unit in Fushun Petrochemical Company was introduced. The unit has been running for almost 2 years. In this paper, factors to restrain long period running of butadiene unit were analyzed as well as causes; and precautionary measures were put forward.

Butadiene; Polymerization; Long period; Measures

TQ 221

： A

： 1671-0460（2015）05-1140-03

2015-03-12

鞠超（1966-）男，辽宁海城人，工程师，1989年毕业于抚顺石油学院石油加工专业，目前从事生产技术管理工作。E-mail：juchao@petrochina.com.cn。