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日期：2020-01-15 來源： 作者：
摘要：丁二烯化學性質(zhì)活潑，極易發(fā)生自聚合反應，生成高分子聚合物，造成設備端點、管道等部位堵塞，給順丁橡膠的生產(chǎn)運行帶來困擾。通過對丁二烯塔系統(tǒng)的冷凝器和回流罐管口的改造，可以減少丁二烯精餾塔系統(tǒng)自聚物的生成，解決順丁橡膠裝置丁二烯系統(tǒng)的長周期運行的生產(chǎn)瓶頸。
丁二烯及溶劑回收單元是順丁橡膠生產(chǎn)工藝的重要組成部分，采用多塔分離方式。作用是回收處理溶劑油和丁二烯，脫除雜質(zhì)，使之符合順丁橡膠聚合要求。由于丁二烯分子結(jié)構(gòu)中有兩個雙鍵，化學性質(zhì)活潑，在回收單元丁二烯系統(tǒng)精餾塔的溫度壓力下，丁二烯極易發(fā)生自聚反應，生成大量自聚物［1］，造成設備端點、管道等部位堵塞。
1 丁二烯自聚物的形成
丁二烯自聚物通常在高濃度丁二烯系統(tǒng)中形成。在有氧情況下會生成丁二烯過氧化物。當系統(tǒng)中存在不溶聚合物種子時，如果有過氧化物、鐵銹和水存在，丁二烯都可以通過自由基聚合反應，形成爆米花狀聚合物［2］。
（1）由于工業(yè)條件限制，丁二烯投料條件是系統(tǒng)置換氧含量在500×10-6以下，系統(tǒng)中存在氧氣。
（2）設備管線在檢修清理過程中避免不了氧化腐蝕，生成鐵銹。
（3）由于橡膠生產(chǎn)利用水析法凝聚的工藝特點，使水被帶入丁二烯精餾塔中。常加入的阻聚劑對丁二烯蒸汽與氧接觸無作用。因此自聚物常生成于丁二烯精餾塔氣相中。
2 丁二烯自聚物的危害
丁二烯自聚物隨液體聚集在設備端點，造成管線堵塞、測量儀表失靈；在丁二烯精餾塔浮閥、降液管中堵塞，引起塔液泛，影響塔頂塔底產(chǎn)品質(zhì)量；堵塞換熱器列管，引起塔壓升高，生產(chǎn)無法運行，亦會漲裂換熱器列管，造成管殼程介質(zhì)竄料。自聚物體積占原液體體積的 3 倍，并快速增長導致管線容器脹裂，造成危險物料泄漏。自聚物因其不飽和性，暴露在空氣中極易發(fā)生自燃。
3 生產(chǎn)中存在的問題
（1）回收單元脫水塔進料熱交換器和塔頂冷凝器將含有 40% 丁二烯，溫度為 98 ℃的氣相物料先與原料預冷，再經(jīng)循環(huán)水冷凝至 40 ℃。由于溫差較大，為防止換熱器熱形變發(fā)生泄漏，設計采用浮頭式換熱器。氣相凝液走殼程，原料液或循環(huán)水走管程［3］。
由于浮頭式換熱器設備封頭與小浮頭之間、管束之間存在設備死角，殼程丁二烯易發(fā)生自聚，影響換熱器換熱效果，造成塔壓升高，被迫降低負荷甚至停車。檢修期間自聚物清理困難，用高壓水、工業(yè)酸洗等措施均無法清理干凈。且每次檢修都有浮頭螺栓被自聚物脹死，無法拆卸。近年來，發(fā)生過2次封頭因自聚物過多而被脹漏的問題，造成大量丁二烯和溶劑油從換熱器平臺向下擴散，嚴重威脅裝置生產(chǎn)安全，見圖1。
（2）回收單元丁二烯回收塔、丁二烯脫水塔、丁二烯精餾塔回流罐磁翻板液位計管口經(jīng)常被自聚物堵塞，造成回流罐液位顯示失靈，被迫停車處理，影響裝置長周期運行［4］。
4 問題的解決方案
（1）脫水塔進料熱交換器和塔頂冷凝器內(nèi)生成大量自聚物的主要原因是浮頭式換熱器結(jié)構(gòu)復雜，設備死角多；丁二烯走殼程，流速慢，會使丁二烯在高溫環(huán)境下停留過長，發(fā)生自由基聚合反應。解決辦法是將 2 臺換熱器由浮頭式改為固定管板式換熱器，并將丁二烯含量較高的塔頂氣改為管程。一方面換熱器結(jié)構(gòu)較為簡單無死角；另一方面走管程流速快，減少了丁二烯停留時間［5］。
冷凝器換熱面積由 367.8 m2改為 344 m2，管程塔頂氣壓力降小于 10 kPa，換熱能力與原設備相同；進料預熱器換熱面積由 260.3 m2改為 344 m2，管程塔頂氣壓力降及循環(huán)水流速均在合理范圍內(nèi)，均滿足裝置操作彈性要求，換熱器改造前、后的流程分別見圖2，3。
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