高效协同阻聚剂在苯乙烯装置上的应用

高效协同阻聚剂在苯乙烯装置上的应用

黄江波

中国石油化工股份有限公司九江分公司化工运行部 江西省 九江市 332000

摘要：苯乙烯作为一种用途广泛的化工原料，主要用于制造PS、EPS、ABS、SBR等常用化工原料，近几年来苯乙烯项目在国内大规模上马。由于苯乙烯的双键非常活泼，在精馏过程中，由热引发而产生自由基聚合形成高聚物，不仅提高了装置物耗，影响产品质量，而且严重威胁装置长周期连续运行。为减少苯乙烯自聚，除采用负压精馏以降低精馏温度外，必须还要加入高效阻聚剂。本文主要对高效协同阻聚剂在苯乙烯装置上的应用进行了简单的探讨，以供相关人员参考。

关键词：苯乙烯；协同阻聚剂；工业应用

1、苯乙烯装置流程简介

1.1、乙苯单元

乙苯单元又细分为反应部分和精馏部分。反应部分包括烷基化反应和烷基转移反应两个反应器。烷基化反应是原料乙烯与苯反应生成乙苯和少量多乙苯，烷基转移反应是精馏提纯得到的多乙苯（主要是二乙苯和三乙苯）再与苯反应生成乙苯。烷基化产物和烷基转移产物进入苯回收塔，塔顶和塔顶冷凝器中未冷却的苯蒸汽进入脱非芳塔，并作为脱非芳塔的热源。在脱非芳塔中苯蒸汽与新鲜苯混合经过精馏，塔顶为苯和水共沸物和非芳烃，塔釜为干苯返回苯回收塔。苯回收塔塔顶液相一小部分作为回流，大部分作为烷基化和烷基转移反应进料苯，塔釜液进入乙苯回收塔。乙苯回收塔塔顶液相一部分作为回流，另一部分作为乙苯产品，塔釜液进入多乙苯回收塔。多乙苯回收塔采用真空操作，控制塔压28KPaA，塔顶液相（主要是二乙苯和三乙苯）一部分回流，另一部分作为烷基转移的第二股进料，塔釜残油去乙苯脱氢单元尾气吸收塔回收尾气中的芳烃。

1.2、乙苯脱氢单元

来自乙苯单元的原料乙苯和来自苯乙烯精馏单元的循环乙苯与250KPaG中低压蒸汽混合后进入乙苯蒸发器，得到乙苯/水蒸汽共沸物，被第二脱氢反应器产物换热后与来自蒸汽过热炉的过热蒸汽混合进入第一脱氢反应器顶部发生负压绝热脱氢反应，产物经过热蒸汽再加热后进入第二脱氢反应器进一步反应，产物经过三级换热，首先与汽化后乙苯换热，然后与锅炉水换热，最后与乙苯水蒸汽混合物换热使乙苯汽化。三级换热后脱氢气温度降至约110℃，再通过用急冷水喷淋降至65℃后进入主冷器被空冷冷凝至55℃，再通过调整冷凝器被冷凝至38℃左右，再进入气液相分离罐，氢气和部分有机气相进入压缩机，脱氢液进入沉降罐进行油水分离。利用密度差通过挡板实现油水分离后，油相进入罐区脱氢液罐，水相进入汽提塔回收有机物。压缩机出口气相经过四级增压冷却后去到PSA装置。

1.3、苯乙烯精馏单元

来自乙苯脱氢单元的脱氢液首先进入脱氢液塔，塔顶为苯和甲苯混合物以及部分非芳、水，其中苯和甲苯作为副产品送往成品罐区；塔釜为乙苯、苯乙烯以及重组分，塔釜液进入乙苯苯乙烯塔。乙苯苯乙烯塔塔顶采出乙苯，回到乙苯脱氢单元作为乙苯原料，塔釜为苯乙烯及重组分，塔釜液进入精苯乙烯塔。精苯乙烯塔塔顶采出纯苯乙烯，作为产品送往罐区，塔釜液中含约40%的苯乙烯，其余为重组分，塔釜液进入焦油闪蒸罐。焦油闪蒸罐为真空操作，气相管与精苯乙烯塔釜连通，苯乙烯与焦油中较轻组分闪蒸回精苯乙烯塔，罐底焦油送往罐区。

2、高效协同阻聚剂应用方案

某公司32万t/a苯乙烯装置精馏系统使用的缓聚剂是2，4-二硝基-邻叔丁基苯酚（DNBP）。为了进一步减少阻聚剂DNBP的用量，降低加剂成本，减轻DNBP对环境的污染，真阻聚剂采用701溶液（TH-AF202真阻聚剂）。TH-AF202真阻聚剂属多功能苯乙烯精馏高效协同阻聚剂，具有捕捉碳自由基的能力，减缓苯乙烯聚合速度，提高缓聚剂捕捉自由基的能力，利于降低DNBP或绿色阻聚剂用量，节省用剂成本。

2.1、真阻聚剂试用方案

本次真阻聚剂TH-AF202阻聚方案试用时间为两个月。为保证试用方案顺利实施，在替代原真阻聚剂的前10d，适当增加缓聚剂DNBP和原真阻聚剂的添加量，逐步停止焦油循环，以保证装置生产稳定。同时在方案实施过程中，密切观察系统中聚合物含量，TH-AF202真阻聚剂在粗苯乙烯塔的预定加注量（按塔进料量计）按照表1进行。

表1真阻聚剂TH-AF202和缓聚剂DNBP的加注量

2.2、真阻聚试用情况

为考察真阻聚剂TH-AF202的阻聚效果，根据实际生产情况收集了苯乙烯精馏系统的工艺参数和相关分析数据，从而可对真阻聚剂TH-AF202方案进行准确评估。

（1）粗苯乙烯塔进料及塔底聚合物含量分析

在加注真阻聚剂TH-AF202期间，由于粗苯乙烯塔进料脱氢液中聚合物的含量约112×10

-6，数值偏高。粗苯乙烯塔底物料的聚合物，随脱氢液中聚合物的增加而上升。经分析，塔底聚合物却在140×10-6~240×10-6的较低水平。因轻组分从塔顶逸出，塔底物料由于浓缩效应，这样表明了粗苯乙烯塔系统内的新生成聚合物很少，真阻聚剂TH-AF202的阻聚效率比原真阻聚剂高。聚合物的变化情况如表2所示。

表2聚合物含量分析

(2)焦油中苯乙烯含量分析

在加注真阻聚剂TH-AF202期间，停止了焦油循环，焦油罐底温度一直平稳，操作温度约126℃左右。焦油中苯乙烯含量稳定在2.5%wt以内，苯乙烯含量平均值为1.70%wt。苯乙烯含量数值较低，表明回收了焦油中的大部分苯乙烯，提高了苯乙烯的收率。真阻聚剂TH-AF202加注期间，跟踪分析了焦油中苯乙烯含量，具体数据如表3所示：

表3焦油中苯乙烯含量分析

2.3、协同阻聚剂TH-AF202与原真阻聚剂的使用效果对比

在缓聚剂DNBP加注量减少40×10-6的条件下，粗苯乙烯塔底聚合物含量很低，控制在140×10-6~230×10-6之间，表明真阻聚剂TH-AF202的协同阻聚效果比原真阻聚剂更显著；在加注真阻聚剂TH-AF202期间，焦油中苯乙烯含量平均值为1.70%（w）。与改注TH-AF202前相比，苯乙烯含量大幅降低，提高了苯乙烯收率；缓聚剂DNBP加注量减少40×10-6，真阻聚剂TH-AF202用量比原真阻聚剂略有减少，可以节约用剂成本。

综上，在缓聚剂DNBP加注量减少40×10-6的情况下，改注TH-AF202真阻聚剂期间，有效控制了粗苯乙烯塔、苯乙烯产品塔聚合物的生成，提高了精馏系统的分离效率。同时降低了焦油中苯乙烯含量、增加了苯乙烯的收率，减轻了DNBP对环境的污染，并为苯乙烯装置的安全生产提供了更加有力保证。由缓聚剂DNBP和701溶液（TH-AF202真阻聚剂）组成的苯乙烯装置阻聚剂方案，其阻聚效果优异，剂用量减少，苯乙烯收率增加，可产生良好的经济效益和环保效果，为本公司苯乙烯装置的安全平稳运行奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]林亚祥,宋滔.TH-ZJ02苯乙烯精馏阻聚剂首次工业应用[J].炼油技术与工程,2021,51(03):61-64.

[2]张建.苯乙烯精馏阻聚剂性能分析及阻聚措施[J].化工进展,2014,33(S1):312-316.