乙腈装置优化操作分析与探讨

论文导读：
摘　要：本文对乙腈装置在运行过程中出现的一些问题进行了分析，探讨了如何解决这些问题的措施。
关键词：乙腈装置；操作分析；优化改进
一、前言
大庆炼化公司聚合物一厂乙腈装置由安庆石化设计院设计，采用北京美峰高新技术工程有限公司提供的专利技术。于2001年10月竣工投产，主要是以上游装置丙烯氨氧化法生产丙烯腈的副产物粗乙腈为原料。设计年生产精乙腈2500吨，年运行8000小时，生产纯度大于99.95%的精乙腈产品。为了更好的提高产品的竞争力，在保证产品质量的同时，如何通过优化操作、降低生产成本、提高经济效益，是一个关键问题。

二、工艺流程简述

装置工艺流程由氢氰酸脱除部分、反应部分、共沸物减压精馏部分、共沸物加压精馏部分、成品储运部分和废气吸收部分组成。从丙烯腈装置来的粗乙腈废水进入原料罐，经泵输送入脱氰塔，脱氰塔在接近常压下操作，脱出大部分氢氰酸及丙烯腈等杂质。抽出的乙腈与水的共沸物送入到反应器中。采用向反应器中连续加入NAOH溶液并不断搅拌的方法进一步除去不能以精馏方式脱除的氢氰酸和丙烯腈，再采用先减压共沸精馏再加压共沸精馏的方法使乙腈与水的共沸物完全分离，从而得到高纯度的乙腈成品。装置产生的废水经冷却后用于吸收洗涤该装置产生的废气，吸收废气后的废水送到生化车间焚烧炉焚烧。

三、装置运行中出现的问题分析

1. 脱氰塔塔盘和管壁堵塞的问题

在脱腈塔长期运行过程中，氢氰酸或丙烯腈会在诸多因素的诱发下发生聚合现象，形成的聚合物在脱氰系统中循环累积附着于塔盘或管壁上，造成塔盘或管壁堵塞。另外，由于工艺参数控制不当、来外购料时调整不及时，也会导致氢氰酸、丙烯腈等杂质聚合堵塞塔盘或管壁。
同时在精馏过程中，塔盘堵塞导致沉降管上回流液无法自某块塔盘往上液体逐渐积累，以至充满部分塔段，使上升气体受阻，使气、液两相的传质传热过程不能正常进行，严重影响脱腈塔的精馏效果。因此，如何处理脱腈塔塔盘和管壁堵塞是脱氰塔系统平稳运转的关键。

2.反应系统碱罐加碱量控制的问题

从脱氰塔出来的乙腈与水的共沸物中还含有残余的氢氰酸和微量丙烯腈。反应器操作的关键在于控制好加碱量和反应温度，以减少副反应的发生，使反应朝主反应的方向进行，而加碱的目的是保证反应器内物料的PH值在12～14之间，便于主反应的进行除去丙烯腈，同时也要根据脱氰塔出料乙腈和水的共沸物中氢氰酸含量的变化而调节加碱量。丙烯腈与氢氰酸在N aOH 存在下发生反应生成丁二腈，氢氰酸与过量的碱进行中和反应生成, 这些高沸物均可通过减压共沸精馏排出系统。如果加碱量控制不当，会造成温度上升很快，因为在碱性及高温条件下氢氰酸容易发生自聚反应：HCN+HCN----+HCN→n HCN+Q，反应放出大量的热，严重时会有爆炸的危险，当然这是需要避免的。
此前，碱罐V803上只有现场就地指示液位计（玻璃浮子液位计），但没有远传液位计，DCS上没有液位显示，不能及时掌握碱罐液位情况。另外，现场就地指示液位计上端离地面有4.3米高，收碱时观察上段液位必须扛、爬梯子才能观察清楚，平时不利于随时观察碱罐液位情况还存在一定的安全隐患。另外，加碱时从碱罐流向反应器内的碱液量靠人工到现场调整手阀开度控制流量大小，而加碱线上没有调节阀和流量计，反应物料又没设PH计，使得加碱量不易掌握，造成PH值不稳影响产品质量，并且会造成碱液的浪费。

四、优化改进措施

由于种种原因造成乙腈装置操作中出现波动，一旦发现或处理不及时、不到位，就会引起装置各塔、设备失常，影响乙腈产品产量和质量。因此，为了保证乙腈装置的长期稳定运行，认真研究影响乙腈装置稳定运行的不利因素，制定相应的改进或应对措施，以减少乙腈装置操作中的波动，保证产品质量。

1.脱氰塔塔盘和管壁堵塞的处理措施

针对如何处理脱氰塔塔盘和管壁堵塞影响脱氰系统精馏效果的问题。通过对塔盘和管壁堵塞原因的分析，发现仅用水洗的方式洗塔很难清除塔盘或管壁上粘性的附着物。经研究装置脱氰塔改用加减水洗的方法洗塔，能有效的清除堵塞物效果明显。又发现用热水加碱洗塔比用冷水洗塔效果好，于是改用蒸汽冷凝水代替新鲜水。实现了能源的二次利用，而且逐步缩短了洗塔时间。之后又尝试着延长洗塔间隔时间，在确保脱氰塔系统安全、平稳运行的前提下，使洗塔间隔时间从1个月延长到3个月，不仅从根本上解决了脱氰塔堵塞的问题，而且提高了产品质量，节约了水和蒸汽资源。
对于，装置因生产需要引进的外购料中重组分杂质较多，影响精馏效果造成塔盘或管壁堵塞的问题。需要加强操作严格控制好工艺参数，及时调整稳定脱氰系统各塔盘温度，避免堵塞使装置平稳运转。

2.反应器碱罐加碱系统改造

为了解决碱罐加碱量控制这一问题，主要是对碱罐加碱系统进行改造：

2.1在碱罐V803上增加一台单法兰液位计，信号远传到操作室DCS上；

2.2在泵P-802回流线上增设一台PH计，信号远传到操作室DCS上，监测反应物料的PH值；
2.3在碱罐V803到反应器加碱线上增加一台调节阀，在操作室DCS上控制该调节阀开度，调节加碱量。
2010年9月18号投用至今，反应器加碱时使用控制阀来调节碱液流量，反应器温度波动减小，便于PH值的控制，运行状态良好。从根本上消除了安全隐患，降低了劳动强度、节约用碱量、稳定PH值，提高了产品质量。
五、结论
为了满足国内市场对高纯度乙腈产品的需求，乙腈车间在原装置的基础上进行了工艺优化与技术改进，大大的提升了乙腈产品的回收率、提高了产品质量、降低了生产成本、减少了操作中的波动，对今后持续改进产品质量和提高产量具有重要意义。
参考文献
【1】0摘自：毕业论文目录www.7ctime.com
.25万吨/年乙腈装置操作规程, 温春英等主编.
【2】石油与天然气化工.任士伟等主编.