阻聚劑體系在乙腈法碳五分離裝置中的應用研究

摘 " " "要： 研究了阻聚劑在乙腈萃取法碳五分離裝置中的應用，通過在脫碳四塔、乙腈萃取系統、碳五預處理系統中加入一定含量的新型阻聚劑，通過控制塔內操作溫度、塔壓差等條件，減少聚合物的生成，可減少阻聚劑的用量及蒸汽耗量，降低生產的成本，并減少塔底過濾器的清理頻次，有效地延長裝置的運行周期。

關 "鍵 "詞：碳五分離；乙腈萃取；阻聚劑；運行周期

中圖分類號：TQ028 " " "文獻標識碼： A " " "文章編號： 1004-0935（2023）07-1069-03

碳五餾分是石油烴裂解制乙烯過程中的副產物，碳五是一種寶貴資源，其主要組分為利用價值最高的3種雙烯烴（異戊二烯，間戊二烯和環戊二烯），但環戊二烯是以二聚體雙環戊二烯的形式存在。撫順伊科思新材料有限公司擁有國內首套乙腈法碳五分離裝置[1]，是采用乙腈作為溶劑進行萃取精餾分離，設計年處理碳五15萬t。經過生產實踐研究，不同阻聚劑改變其注入位置，可提高阻聚 " 效果。

1 "阻聚效果影響因素

碳五餾分中含有多種不飽和烴（見表1），在碳五分離過程中，聚合反應是不可避免的，影響聚合的因素有很多，例如上游的裂解碳五原料質量，含有多種不飽和雙烯烴。筆者公司碳五原料的80%來自中國石油撫順石化公司80萬t乙烯裝置，雙烯烴約占碳五餾分質量的40%～60%[2-3]，是碳五分離裝置易聚合、運行周期短的主要原因[4-6]。

其次，C4等烯烴含量增加，易生成交聯聚合物；過氧化物的含量、系統中游離的氧含量也是影響因素；在維修和運行過程中的鐵銹也易引發聚合物的生成；還有塔內的反應溫度影響較大，一般溫度上升10 ℃，反應速度增大1倍。

但為了減少生產過程中單體的聚合損失及聚合造成檢修時間增加，設備及管路堵塞，為保證分離精餾系統正常進行，必須在精餾過程中加入阻 " "聚劑[7-10]。

2 "聚合過程

撫順伊科思碳五分離裝置，首先對碳五原料進行脫碳四處理，再進行萃取精餾。烯烴的熱聚合是結垢的主要因素，碳四及碳五中都含有不飽和烯烴及雙烯烴，容易產生自由基。

有氧存在或者系統夾帶了過氧化物的條件下發生如下反應。

自由基一旦產生，反應速度將會非常快的連續下去，并生成長鏈化合物。

單環戊二烯、環戊二烯與異戊二烯交聯聚合，在碳四、碳五濃度高的區域甚至形成爆米花。

3 "阻聚機理

阻聚反應是鏈增長反應的競爭反應，阻聚劑的加入，可通過鏈加成和鏈轉移兩種形式終止體系中的自由基。為減少聚合反應的產生，伊科思采用了一種能夠有效抑制自由基生成聚合物的新型阻聚劑，此阻聚劑比常規的阻聚劑優越。

2R·→RR " " " " " "≌109 M-1·s-1（限速）；

R·+Nalco抑制劑 " " "≌107～108 M-1·s-1；

R·+羥胺類 " " " " " ≌105 M-1·s-1；

R·+AOH（抗氧劑） " ≌103～104 M-1·s-1。

4 "技術操作及效果

4.1 "阻聚劑注入種類、注入點及注入量

優化前：在脫碳四塔和乙腈萃取精餾塔加入阻聚劑1#，在碳五預處理塔加入阻聚劑6#，1#及6#阻聚劑均為撫順伊科思自主研制，注入點及注入量見表2。

1#阻聚劑用量為48～66 t·a-1，6#阻聚劑用量為13～16 t·a-1。

優化后：在脫碳四塔加入高效復合阻聚劑A1，帶有分散和阻聚功能，在乙腈萃取精餾塔加入高效復合阻聚劑A2，在碳五預處理塔加入高效復合阻聚劑B，以達到最佳的應用效果。優化后阻聚劑的種類及理化特性如表3所示，優化后阻聚劑的注入點及注入量如表4所示。

A1 用量為10～14 t·a-1，A2用量為12～26 t·a-1，B用量為4～8 t·a-1。從表2與表4可以看出，基準流量和加入質量分數不變的情況下，使用新型阻聚劑，改變其注入點，小時用量及年用量均有大幅下降，綜合年阻聚用量減少一半，約30 t·a-1，且產品品質無變化，對下游客戶產品質量也未造成影響。使用新型阻聚劑的成本每月節省7萬左右，每年可節省84萬的加工成本費用。

4.2 "各塔控制參數

各塔控制參數如表5所示。

優化前后各塔的進料組成（雙烯烴含量約50%）、溶劑品質（溶劑品質對設備運行周期及溶劑萃取再沸器清理有較大影響）、塔頂塔底溫度、塔壓差大致相同的情況下，對比優化前后各塔的蒸汽用量、塔底過濾器清理頻次、聚合物量及塔底再沸器的清理頻次等項目，具體數據見表6。

由表6可以看出，新型阻聚劑的加入，每月各塔共可以節約蒸汽120 t，年可節約蒸汽成本約 " 50萬元，對于各塔底過濾器的清理頻次均可延長一定的時間，對于各塔底再沸器的運行周期變化效果尤為明顯，可延長1～2年。根據伊科思生產實際，裝置于2017年6月和2019年7月進行檢修，采用新型阻聚劑后至今裝置未進行過檢修，運行周期長達3年6個月。

5 "結 論

實踐證明，在實際生產過程中，撫順伊科思采用的新型阻聚劑與優化前的阻聚劑相比，能夠減少阻聚劑的注入點、使用量，每年節省使用成本約 " 84萬元，在進料組成、溶劑品質及操作參數大致相同的情況下，改用新型阻聚劑每月可節約蒸汽 " 120 t，年可節約蒸汽成本約50萬元，并可有效減少塔底過濾器的清理頻次，碳五分離裝置的運行周期能夠大幅提升，具有可連續穩定操作、生產能耗降低、經濟效益提高等優點。

參考文獻：

［1］王光賢，張晉波．乙腈法碳五分離技術及二萃簡介.工業科技，2014，43（10）：29-30.

［2］過良，李東風，王金福．國內裂解碳五餾分分離技術的研究進展[J].石油化工，2015，44（2）：252-260．

［3］任海倫，陳萬友，程延華，等．乙腈法分離C5餾分模擬及實驗研究[J].化工科技，2009，17（6）：26-29．

［4］潘晨，沈超.影響碳五分離裝置雙烯烴二聚反應因素分析[J].山東化工，2022，51（12）：160-164.

［5］付培．碳五分離裝置長周期運行影響因素分析[J].廣州化工，2015，43（8）：21-23．

［6］龐衛軍.影響碳五分離裝置長周期運行因素及改良措施[J].科學管理：2019（9）：349-351.

［7］李成，錢仁淵.碳五餾分分離及其阻聚劑的研究進展[J].精細石油化工，2008，25（4）：64-67．

［8］馬紅燕，錢仁淵，仝艷，等.阻聚劑在裂解碳五餾分分離過程中的應用進展[J].化工進展，2009，28（8）：1513-1517．

［9］ 趙全聚.碳五萃取精餾阻聚劑適應性研究[J].金山油化纖，1996（4）：19-21．

［10］徐志峰，包宗宏，趙桂花. 阻聚劑在C5餾分熱二聚過程中的應用[J].化學工程，2008，36（2）：29-32．

Application of Inhibitor System in C5 Separation Unit

With Acetonitrile Extraction Method

NIE Rong-jian， GAO Hui， WANG Tao

（Fushun Yikesi New Material Co.， Ltd.， Fushun Liaoning 113004， China）

Abstract： The application of inhibitor in the C5 separation unit with acetonitrile extraction method was studied. By adding a certain amount of new inhibitor in the C4 removal tower， acetonitrile extraction system and C5 pretreatment system， and by controlling the operating temperature in the tower， tower pressure difference and other conditions to reduce the generation of polymer， the amount of inhibitor and steam consumption was reduced， the production cost was reduced， the cleaning frequency of the tower bottom filter was reduced and the operation cycle of the unit was effectively extended.

Key words： "C5 separation; Acetonitrile extraction; Inhibitor; Operation period