關于腈綸裝置脫單塔真空波動的研究分析

曾化勇 李嘉平 黃瑩

(大慶石化公司腈綸廠聚合車間，黑龍江 大慶163714)

1、前言

大慶石化公司6.5萬噸/年腈綸聚合裝置是采用美國氰胺公司（ACC）專利技術，工藝上采用二步法水相懸浮聚合。裝置共有四條生產線，每條線都有一套脫單系統，由于脫單塔是在負壓下工作的，所以保證塔內真空度穩定，進而能夠很好地脫出未反應單體，至關重要。一旦真空波動，物料中未反應單體將不能很好地脫出，直接隨物料進入下一工段，這將會造成：①物料中所含單體會影響原液質量。②在水洗工序洗出的大量AN、VA、低聚物會嚴重影響排放污水COD指標【1】。③未反應單體揮發，不但污染環境，影響環保，還增大單耗。影響脫單塔真空度的因素有很多，本文將對引起真空波動的常見因素進行分析。

2、控制原理

聚合后的連續反應溢流漿液中含有聚合物、水、未反應單體、催化劑以及在反應過程中產生的其它鹽類，這些物料在終止罐內經2%NaOH終止反應后，由終止出料泵送至脫單塔。漿液從脫單塔上部進入，4kg/cm2蒸汽從脫單塔底部進入，料液同蒸汽逆流而行。塔內共有15層波紋板填料，在波紋板填料表面，漿液被加熱到單體的沸點以上，未反應單體和部分水汽化后從塔頂部進入冷凝器進行冷凝回收，脫出單體的漿液由塔底出料泵輸送至下一工段。脫單塔是在絕壓（由PI4810顯示）約26kpa的條件下操作的，壓力越小，單體沸點越低，因此在一定的真空度條件下操作可以降低單體沸點。脫單塔的真空度是由塔頂端的水環式真空泵所提供。原理如圖1

3、脫單塔真空波動的原因分析

引起脫單塔真空波動主要有三個方面原因：①工藝控制；②設備故障；③儀表控制和檢測。

3.1 工藝控制

3.1.1 脫單塔液位異常引起真空波動。正常控制脫單塔液位為60%。

（1）脫單塔高液位時，漿液大量進入使脫單塔頂端的氣相空間變小，真空度同時變小。

（2）脫單塔無進料造成低液位或空塔時，由于進料管線和出料管線沒有介質密封，空氣滲入使真空度變小。

3.1.2 蒸汽加入量對真空度的影響。

（1）蒸汽加入量過大時，一方面蒸汽向上托著物料，使物料不能正常向下流動，同時還增大了聚合物中水分的蒸發，不利于漿液的后續處理。另一方面蒸汽隨物料進入脫單出料泵體內，形成氣縛現象，出料泵不能正常工作，這都容易形成高液位使脫單塔真空度變小。

（2）蒸汽壓力不穩時，使得加入塔內的蒸汽量忽大忽小，不但不能很好脫出單體，而且也造成脫單塔液位不斷波動，真空度也不斷受到影響。

3.1.3 BR+1℃冷凍鹽水引起真空波動。

BR+1℃冷凍鹽水來水溫度高或BR+1℃冷凍鹽水流量不足時，汽化的單體和水蒸汽不能得到很好的冷凝，真空泵負荷是有限的，大量未被冷凝下來的氣體彌漫在脫單塔的氣相空間，使得絕壓增大，真空度變小。

3.1.4 PHIC4805堵塞，致使回收單體和水的混合冷凝液下料不暢，引起真空波動。

在長期的生產過程中，單體自聚形成的低分子聚合物在冷凝器管程以及PHIC4805檢測處積累堵塞，使得回收單體和水的混合冷凝液下料不暢通，冷凝液堵塞了冷凝器的管程，雖然PIC4819控制參數影響不大，但PI4810顯示值卻變大了，絕壓增大，脫單塔內真空度變小[2]。

3.1.5 水環式真空泵的密封水量對真空的影響。

（1）密封水量小，不能很好地形成水環密封住真空系統，出現漏氣現象，使得真空度變小。

（2）密封水量大，雖然形成水環密封很好，但真空泵的負荷變大，出現打水現象，抽真空的能力不足，同樣使真空度變小。

3.1.6 真空泵的放空管線堵塞。

經過真空泵密封水冷卻后的余留氣體從排氣管線排出放空，當排氣管線有堵塞時，氣體排不出去使得真空泵工作性能變差，不能很好抽真空，進而使脫單塔真空度變小。

3.2 設備故障

3.2.1 脫單系統有漏點。在脫單系統的各個連接點，如果出現漏點：如焊接裂縫、墊片密封不好、螺栓不緊固等現象，那么空氣就會滲入塔內，使真空度變小。

3.2.2 水環式真空泵性能變差，抽真空的效果不好引起脫單塔內的真空變差，真空度變小。

3.3 儀表控制和檢測

3.3.1 PIC4819控制閥故障，不能正常自動調節塔內真空度，致使塔內真空度變差。另外，剛開車時，操作人員忘記打開PIC4819控制閥前手閥，使PIC4819不能調節塔內壓力，真空度變差。

3.3.2 PT4819導壓管有聚合物堵塞，導致儀表檢測失真，顯示值與實際值不符，DCS控制曲線顯示真空度波動。

4、真空波動的改進和處理措施

4.1 工藝改進。

在裝置剛開工時，部分冷凝器和真空冷凝器的冷卻介質是循環水，循環水的來水溫度在15-20℃，脫單氣體得不到很好的冷凝，導致放空排出的氣體還含有大量單體，這不但污染環境，增大單耗，還經常引起塔內真空波動。后經技術設計改造，改投用BR+1℃冷凍鹽水進行冷凝，真空波動等問題得到了解決。

4.2 根據引起真空波動的原因，采取相應措施進行處理。

（1）如果是液位異常，及時查看原因，疏通流程，降低液位；如果是蒸汽、BR+1℃冷凍鹽水、真空泵密封水等公用工程異常，及時聯系輸送單位調整；如果是冷凝器有堵塞，則需要停車進行清理；如果是PHIC4805堵塞，不需停車，打開副線疏通堵塞聚合物即可。

（2）如果是真空泵或脫單出料泵性能差，立即切換備用泵；如果是脫單系統有漏點，立即查看關鍵連接點，堵漏密封真空。

（3）如果是儀表檢測問題，聯系儀表工進行調校。

結束語

綜上分析，引起真空波動的原因主要可歸納為工藝控制問題、設備故障、儀表檢測故障，一旦真空波動，操作人員應立即做出判斷，找出引起真空波動原因，及時處理。根據本文分析討論，不但提高了操作人員判斷問題的高效性，還減少了對后續工段造成不良沖擊。

[1]張海英.綜合治理，降低腈綸污水COD的含量.油氣田地面工程，4050407期.

[2]金城.腈綸裝置脫單塔液位波動原因分析及改進措施.化工自動化及儀表，2006,33(1):89-91.