影響T41081塔運轉周期的因素分析及控制對策

果全成

摘要：T41081塔是丙烯酸精餾塔，其正常運轉周期為30-40天，但是在實際運轉中會出現其運轉周期縮短至20-30天的現象，為了穩定系統運行，延長裝置運轉周期，從影響因素出發，制定出解決問題的方案，克服了影響高純丙烯酸裝置長周期運轉的難題，為高效地生產出合格的高純丙烯酸產品打下了堅實的基礎。

關鍵詞：熟化器；藥劑（N2H4 80wt%）；高純丙烯酸；運轉周期

1 工藝流程簡介

酯化級丙烯酸（CAA）和80wt% 的N2H4以及含有CB劑（銅鹽）的阻聚劑在混合器Z4118B中混合后，進入熟化器Z4118A。在設有CW水夾套的Z4118A中反應，CAA中的醛類物質與N2H4反應，反應后的液體作為加料進入T41081塔塔釜，經過負壓精餾，從塔頂得到除去醛類物質（糠醛[1]≤2wtppm）的高純丙烯酸（能生成高分子聚合物[2]的高純丙烯酸單體），經塔頂冷凝器E41281冷凝后用泵送入E41283進一步冷卻后進入成品中間槽V4108A/B。釜液送往丙烯酸回收塔T41082塔釜，經閃蒸，從塔頂蒸餾出丙烯酸返回T41081塔作為加料，塔釜液定期送至廢油中間槽V3138中，用醋酸稀釋后送至廢油貯槽。

2 影響運轉周期的因素分析

2.1 生成的高沸點腙類化合物[3]的累積效應

2.1.1 腙類化合物在塔板上的累積：

T41081塔是HPAA的精餾塔，內設10塊無堰篩板。其中第8、9、10號塔板板孔大于其它塔板板孔。反應后的丙烯酸溶液進入T41081塔釜后，經再沸器加熱沸騰。這樣就加大了對腙類化合物的霧沫夾帶量，進而加快塔板上腙類化合物的集結，使塔釜溫度，塔板間的阻力降進一步向惡化方向發展。

2.1.2 腙類化合物在再沸器中的累積

腙類化合物在再沸器內列管的壁面上聚合并附著在上面，使再沸器的傳熱速率下降，熱負荷降低。此時，為了維持系統的熱平衡，再沸器蒸汽投入量加大，再沸器壓力上升。隨著附著層的逐漸加厚，再沸器的傳熱速率持續下降，最終導致再沸器不能正常工作。

2.1.3 腙類化合物在塔下部塔壁面上的累積

由于霧沫夾帶的作用，腙類化合物被帶入汽相中，在塔壁上冷凝發生聚合附著在壁面上。隨著時間的推移當聚合物積累到一定厚度時，該物質會沿著塔壁向下運動掉落在塔板上，加劇了2.1.1現象的影響。

2.1.4 腙類化合物在Z4118A（熟化器）中的累積

反應液進入Z4118A，在此間進行反應，生成腙類化合物。由于Z4118A有一定的容積，反應液在此的流速減慢，使腙類化合物在Z4118A的壁面上附著成為可能。腙類化合物的大量附著使Z4118A的傳熱速率下降，反應生成熱不能及時撤走，造成反應溫度升高，使丙烯酸二聚體（DAA）的生成量增多。由于丙烯酸二聚體為高沸點物質，使得塔釜溫度進一步上升，隨著釜溫升高丙烯酸二聚體的生成量顯著增加，加快塔釜溫度的上升速度。

2.2 藥劑（N2H4 80wt%）的影響

在聯胺（N2H4 80wt%）與醛類的反應過程中，實際投入聯胺量是過量的。過量投入是為了保證高純丙烯酸產品中的醛類（糠醛）在2wtppm以下。但是，聯胺的過量投入，同時會帶來以下的不良影響：

2.2.1 降低塔內氧氣含量，破壞其在塔內的阻聚作用

2.2.2 聯胺在丙烯酸溶液中會引起溶液的粘度增加

2.3 腙類化合物及丙烯酸的自身聚合

由于存在不飽和鍵，腙類化合物隨著溫度的升高，聚合反應的反應速率有增大的趨勢。丙烯酸的珠狀聚合與端聚合在實際生產中伴隨發生，生成的聚合物是丙烯酸生產中最常見的。上述各種聚合的發生均會使塔內的物料組成發生改變，導致塔內的傳質傳熱受到影響。由于生成大分子物質，造成塔內溫度上升。

3 工藝運行的優化

3.1 調整N2H4的加入量

根據酯化級丙烯酸的組成，適時調整N2H4的加入量。嚴格控制N2H4的加入量為N2H4：R-CHO=3.5：1（摩爾比），使系統內聯胺含量不致過量太多，影響塔內的組成，破壞阻聚劑的效果。將N2H4的加入量由原來的1.5-2.0kg/h改為1.0-1.4kg/h。

3.2 對T41081塔的加料管線、N2H4的加入噴嘴及Z4118B進行改造

3.2.1 T41081塔加料管線的改造

原設計T41081塔加料管線由LC31271調節閥后引出，T31071塔的小幅度波動，都會造成T41081塔的加料流量難以控制，極不穩定。從而影響T41081塔的穩定運行。將加料管線改為由LC31271調節閥前引出后，消除了其不穩定因素的干擾，使得T41081塔加料流量平穩。

3.2.2 N2H4的加入噴嘴的改造

由于N2H4的加入噴嘴的孔徑較大（3mm），在裝置運行中常會有少部分丙烯酸倒流入噴嘴的入口管處，造成丙烯酸與N2H4在該處反應，既消耗N2H4，又因為大量反應熱不能及時帶走而形成高溫，使得該處管線的防腐能力下降，腐蝕嚴重。有時甚至出現穿孔，造成N2H4泄漏，導致系統停車。將N2H4加入噴嘴的孔徑由3mm改為1mm后，此問題得到解決。

3.2.3 Z4118B混合器的改造

Z4118B為料液混合器，N2H4與醛類反應的充分與否與混合效果密不可分。Z4118B原混合器為兩路進料，在混合器內旋轉混合，行程為400mm。由于其混合能力有限，混合效果受到一定影響。將Z4118B由兩路進料改成四路進料同時增加行程到500mm，其混合效果得到提高，使N2H4與醛類充分進行反應。

3.2.4 控制T41081塔釜出量

嚴格控制T41081塔釜出量FC413812流量為400L/h。從而保證T41082塔餾出量的穩定，進而保證T41081塔加料量不會因T41082塔餾出量的波動帶來沖擊。

3.3 嚴格控制工藝參數

對塔溫、塔釜液位、塔壓力等工藝參數進行嚴格監控，降低系統中的工藝波動帶來的聚合可能性。對于因塔壓及蒸汽投入量的波動造成的溫度偏離要及時準確地調整，避免塔內上升蒸汽的大量增加而引起的霧沫夾帶量瞬時增大對T41081塔造成的影響。

3.4 定期清除聚合物

定期清洗T41081、T41082塔釜過濾器中的棕褐色聚合物。這是腙類化合物的聚合物，必須定期清除，保持塔內的組分一定，系統才能穩定運轉。

3.5 運轉末期，加大阻聚劑和氧氣的投入量

運轉末期，需加大阻聚劑和氧氣的投入量（阻聚劑：FG414821由7.2L/h提至8.8L/h，FG414822由14.4L/h提至17.6L/h；氧氣：FG417811由1Nm3/h提至1.2Nm3/h，FG417812由0.6Nm3/h提至0.8Nm3/h），消減因為塔內的腙類化合物和丙烯酸等聚合物的累積效應的影響，使系統中的丙烯酸等聚合的可能性下降。

4 結束語

通過對影響T41081塔運轉因素的分析，采取正確的控制對策，從而延長了T41081塔的運轉周期。使得高純丙烯酸裝置的運轉周期和產品質量均達到歷史最佳狀態，進入世界同行業先進行列。

參考文獻

[1]徐壽昌.有機化學[M].北京：高等教育出版社，1993：417.

[2]汪鞏有機化學[M].北京：高等教育出版社，1985：32.

[3]潘祖仁.高分子化學[M].北京：化學工業出版社，1997：185.