苯乙烯精餾阻聚劑性能分析及阻聚措施

劉雪豐

摘要：苯乙烯是用苯取代乙烯的一個氫原子形成的有機化合物，在各種化工原料中都有它的影子存在，是很重要的有機化工原料，也是最基本的芳烴類化學品。乙烯基的電子與苯環(huán)共軛，不溶于水，溶于乙醇、乙醚中，暴露于空氣中會逐漸發(fā)生聚合及氧化反應。苯乙烯在工業(yè)上是合成樹脂、離子交換樹脂及合成橡膠等的重要單體，一般采取乙烯脫氫法制備，但苯乙烯單體具有自聚性質，常溫下就可以發(fā)生聚合，溫度越高，聚合反應越快。所以，苯乙烯在生產過程中特別是精餾過程中很容易發(fā)生聚合反應，工業(yè)上通常添加阻聚劑來抑制苯乙烯的聚合。

關鍵詞：苯乙烯；精餾阻聚劑；性能分析；阻聚措施

一、苯乙烯精餾阻聚劑的發(fā)展

阻聚劑是一種工業(yè)助劑，通常用于防止聚合作用的進行。阻聚劑分子與鏈自由基反應，形成非自由基物質或不能引發(fā)的低活性自由基，從而使聚合終止。為了減少在苯乙烯精餾過程中苯乙烯單體聚合的損失，保證精餾系統(tǒng)的正常進行，在生產工藝中，必須在精餾過程中加入阻聚劑。自苯乙烯單體工業(yè)化生產以來，人們不斷的進行苯乙烯精餾阻聚劑的研制開發(fā)，NSI是70～80年代普遍使用的第一代苯乙烯精餾阻聚劑，它的缺點是毒性大、污染重、阻聚效率不高、耐熱性也差。上世紀80年代后，人們通過在2，4二硝基苯酚（DNP）結構中引入甲基、乙基、丁基等基團，降低了阻聚劑的毒性，提高了其在苯乙烯中的溶解度，2，6-二硝基-對甲酚（DNPC）、4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP）開始在苯乙烯生產裝置上使用，其中4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP）是二代精餾阻聚劑中最典型的代表，具有低毒、無腐蝕、易溶解、耐高溫、阻聚性優(yōu)良的特點，可有效減少苯乙烯的聚合反應。20世紀90年代以來，一些新型的低毒、高效、環(huán)保型的阻聚劑開始在苯乙烯裝置上試用。這些阻聚劑多采用2～3種組分復配而成，阻聚效率明顯高于2，6-二硝基-對甲酚（DNPC）與4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚（DNBP），大大減少了裝置的使用量，同時也降低了生產成本。

二、苯乙烯精餾阻聚劑的性能分析

在物理性質方面上，各種苯乙烯精餾阻聚劑的閃點都比較低，易燃，且具有氧化性。4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚、酰胺類阻聚劑的溶解性好，減少了結晶的出現(xiàn)，而2，4-二硝基苯酚、2，6-二硝基-對甲苯酚的溶解性較差，很容易發(fā)生結晶，堵塞設備管線，影響安全穩(wěn)定地生產。在毒性方面上，2，4-二硝基苯酚的LD50值為20mg/kg，2，6-二硝基-對甲苯酚的LD50值為95mg/kg，4，6-二硝基-2-仲丁基苯酚的LD50值為50mg/kg，相比較之下，2，6-二硝基-對甲苯酚的毒性比2，4-二硝基苯酚小，而且這三種精餾阻聚劑都具有毒性，在工藝生產中應盡量使用低毒性的苯乙烯精餾阻聚劑，既減少阻聚劑的用量，又減少了裝置的消耗，同時也增加了經濟效益。

三、苯乙烯精餾的阻聚方案與措施

苯乙烯在精餾過程中采用協(xié)同阻聚方案，可以大大減少阻聚劑中的毒性對人體的傷害，減少工藝產品中阻聚劑的用量，減少阻聚劑結晶堵塞設備管線的問題。在工藝設計方面，苯乙烯很容易在高濃度及高溫的條件下產生化學反應，發(fā)生聚合，而如何減少在工藝生產過程中高濃度及高溫下苯乙烯在裝備中的停留時間，是工藝設計應深深考慮的一個問題，這些裝備主要包括苯乙烯精餾塔釜液體收集槽、乙苯/苯乙烯精餾塔釜液體收集槽、苯乙烯精餾塔回流罐等。同時在管道設計方面，應考慮如何使苯乙烯介質的管線無袋形、有坡度，以防止苯乙烯在低凹處停留時間過長而導致苯乙烯發(fā)生聚合。以苯乙烯為介質的壓力表和液位計的引壓管，是苯乙烯存在的死角。如果苯乙烯在這個地方停留的時間過長，就會造成引壓管聚堵，儀表測量失靈等問題。在生產操作方面，乙苯/苯乙烯的分離塔、苯乙烯精餾塔回流罐和塔釜液位在平時操作過程中，應保持安全穩(wěn)定，暴空暴滿都會造成苯乙烯在裝置設備中停留時間過長，液體過低還會造成設備裝置局部過熱，這些問題都會使得苯乙烯的聚合反應現(xiàn)象增加。通過使苯乙烯精餾塔避免全回流操作，減少大回流操作與低負荷進料，減少乙苯/苯乙烯分離塔低負荷進料等這些操作，以減少苯乙烯在裝置設備中的停留時間，減少聚合現(xiàn)象的發(fā)生，增加經濟效益。如果含苯乙烯物料的管線長時間不使用的話，必須要清理干凈，低位放凈放空管線，以避免管線內部有苯乙烯停留聚合堵塞管線。苯乙烯精餾系統(tǒng)應維持好工藝生產操作過程中的溫度穩(wěn)定，禁止進行超溫操作，一旦超溫必將引發(fā)苯乙烯發(fā)生聚合反應，在苯乙烯聚合的同時再大量加熱，就會導致苯乙烯再次聚合，甚至出現(xiàn)大量苯乙烯聚合物的現(xiàn)象發(fā)生。在苯乙烯精餾系統(tǒng)發(fā)生超溫后，應采取停止苯乙烯進料、大劑量阻聚劑的注入，加入乙苯等介質稀釋等措施盡最大可能的降低溫度；倘若壓力增高后，應采取快速降壓措施，有效降壓，從而避免設備超溫超壓，精餾系統(tǒng)降溫降壓后，應盡快將裝置設備中的苯乙烯物料排空排凈。另外，在工藝生產的過程中，乙苯脫氫制苯乙烯的裝置設備會受到催化劑時長、生產操作等影響，脫氫液物料的組成會發(fā)生變化。所以苯乙烯精餾系統(tǒng)內的阻聚劑的注入量應根據苯乙烯的濃度變化而進行調整，以防止苯乙烯聚合反應的發(fā)生。在苯乙烯生產工藝的過程中，為了維持苯乙烯精餾系統(tǒng)內溫度的穩(wěn)定，應注意空氣中氧氣的進入，苯乙烯分離等系統(tǒng)都是在負壓下操作進行的，精餾系統(tǒng)若是漏入氧氣會加速苯乙烯的聚合，所以對防止苯乙烯精餾系統(tǒng)泄露要求比較高。因此，苯乙烯精餾系統(tǒng)的裝置在投入物料之前，應做好氣密工作，防止系統(tǒng)內漏入氧氣，同時也要做好將系統(tǒng)內空氣置換干凈的準備，在日常生產操作的過程中，也要嚴格按照操作流程進行，杜絕空氣漏入系統(tǒng)。

總結

通過本文，我們可以看出，在苯乙烯的生產工藝中，為了避免苯乙烯單體在貯藏、運輸?shù)冗^程中發(fā)生聚合，單體中往往加入少量阻聚劑，在使用前再將它除去。而添加苯乙烯阻聚劑的阻聚措施可以有效的降低苯乙烯在工藝系統(tǒng)中的停留時間，維持了工藝操作中的溫度穩(wěn)定，減少了系統(tǒng)漏氧量，還可以隨著系統(tǒng)苯乙烯濃度的變化及時調節(jié)阻聚劑用量，從而降低聚合物的生成，使裝置可以安全穩(wěn)定的生產，減少了阻聚劑的用量，降低了裝置的消耗，增加了裝置的經濟效益。

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