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丁二烯抽提裝置防聚合措施的應用分析

文檔作者：張新文檔來源：大慶石化公司化工一廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月28日
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煉油與化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第26卷
丁二烯抽提裝置防聚合措施的應用分析
張 新
(大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶163714)
摘要：分析了某丁二烯抽提裝置丁二烯的聚合原理，指出控制氧的進入和減少設備死角是防止聚
合發(fā)生的主要方法；對比討論了NMP和DMF法在防聚合方面的應用情況，并提出了完善措施。
關鍵詞：丁二烯抽提裝置；防止聚合；NMP；DMF
中圖分類號：TQ221．223 文獻標識碼：B 文章編號：1671—4962(2叭5)03一o028—02
Application of polymerization prevention measures in
Butadiene Extraction Plant
ZhangXin
(No．1 Chemical Plant ofDaqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China)
Abstract：The article analyzed the butadiene polymerization mechanism of butadiene extraction plant and pointed out that
the control of oxygen in system and reduction of dead area in equipment is the main method to prevent polymerization 。
Comparison and discussion were made to the application situation of NMP and DMF processes in polymerization prevention
and perfection measures were put forward。
Keywords：butadiene extraction plant；polymerization prevention；NMP；DMF；
某石化公司擁有3套丁二烯抽提裝置，2套裝
置采用DMF法生產(chǎn)工藝，裝置負荷分別是31 kt／a
和52 kt／a，分別于1986年和1999年投產(chǎn)，裝置最長
連續(xù)運行周期只有2 a；1套采用NMP法生產(chǎn)工藝，
生產(chǎn)負荷150 kt／a，投產(chǎn)于2012年，采用BASF成熟
的專利技術，具有環(huán)保、安全、長周期的特點，理論
上能夠達到4 a的運行周期。
影響丁二烯抽提裝置長周期的主要因素是丁
二烯的聚合引發(fā)的堵塞問題。例如堵塞塔器、換
熱器、管道等造成工藝流程中斷，被迫檢修，嚴重
的會造成設備或管道破裂事故，物料外漏引發(fā)火
災或爆炸事故，因此預防丁二烯介質(zhì)的聚合是保
證裝置長周期的關鍵 。
1丁二烯聚合機理
丁二烯由于化學性質(zhì)非?；顫?，具有易燃、易
爆、易自聚特點，且其自聚物也易燃易爆、會脹壞
管道閥門，極易發(fā)生火災、爆炸等重大安全事故。
1．1丁二烯過氧化物
當丁二烯系統(tǒng)含氧時發(fā)生反應形成遇熱不穩(wěn)
定的極端危險的過氧化合物，積聚在低點位置。
生成過氧化合物并自聚，是典型的自催化反應，形
成丁二烯爆米花狀聚合物起著主要作用，一旦開
始形成，聚合物將持續(xù)積聚產(chǎn)生很大的機械壓力
足以使設備破裂?。
1．2丁二烯端聚物
丁二烯端聚合物又稱爆米花聚合物n' ，聚合
物外觀類似爆米花，是由于丁二烯在氧的作用下
首先形成丁二烯過氧化物，然后斷鏈形成活性自
由基，在鐵銹、水的作用下增長為帶氧根的自由
基，這些自由基進行一步增長，最終生成丁二烯端
聚物。參與形成聚合物的氧通常來自空氣或過氧
化物。聚合物一旦形成，由于內(nèi)部結構壓力會不
斷產(chǎn)生新的自由基種子，自身支化蔓延反應很難
終止。丁二烯端聚物增長速度與其含量成正比關
系，增長速度是溫度的函數(shù)。且丁二烯端聚物對
器壁附著性差，一旦形成，流向系統(tǒng)各處，并在死
角處或流速慢的地方沉積，因此裝置內(nèi)存在死區(qū)
也是促使丁二烯端聚物形成的原因之一。在有限
空間內(nèi)，聚合物增長可使壓力積聚到使管線、冷凝
器殼體、閥門等金屬部件破裂 。
1．3丁二烯橡膠聚合物
影響丁二烯橡膠聚合的主要因素是溫度和過
氧化物濃度。溫度升高和過氧化物濃度增加會促
使生成速度提高。橡膠聚合物附著力強，容易阻
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2015年第3期 張新．丁二烯抽提裝置防聚合措施的應用分析 29
塞密封通道。橡膠聚合物主要發(fā)生在萃取系統(tǒng)。
2設備防聚合措施
控制系統(tǒng)內(nèi)氧含量和減少死角是預防丁二烯
聚合物形成的主要方法，采取針對措施可以減少
設備丁二烯聚合物堵塞故障，提高設備運行的可
靠性和安全性，從而延長整個裝置運行周期。
2．1螺桿壓縮機
2．1．1緩沖氮氣在軸封系統(tǒng)的應用 螺桿壓縮機
是丁二烯抽提裝置的獨生子關鍵設備，它的長周
期決定了裝置的長周期。3套螺桿壓縮機軸封都
采用了碳環(huán)+機械密封形式，DMF法采用碳環(huán)+單
端面機械密封形式，而NMP法采用碳環(huán)+緩沖氣+
雙端面機械密封形式b]。
DMF裝置的螺桿壓縮機處理工藝氣丁二烯含
量達到98％，出口溫度達到8O℃，軸封系統(tǒng)易產(chǎn)生
橡膠聚合物，隨著運行時間的延長，聚合物在軸封
系統(tǒng)內(nèi)累計增多。密封系統(tǒng)的逐漸失效引起密封
系統(tǒng)泄漏事故。
(1)密封油漏人工藝系統(tǒng)，造成潤滑油的跑
損，需大量補充機組循環(huán)油箱，嚴重的每d需補充
800 L潤滑油；污染工藝溶劑系統(tǒng)，改變?nèi)軇┬阅埽?
分離處理潤滑油比較困難。
(2)工藝氣通過軸封系統(tǒng)漏人機組循環(huán)油箱，
惡化潤滑油粘度和閃點，加速軸承和密封磨損，易
引發(fā)重大機械事故。最嚴重的循環(huán)油箱向大氣揮
發(fā)易燃易爆丁二烯氣體，極易造成火災爆炸事故。
當潤滑油跑損量不可控和發(fā)現(xiàn)丁二烯介質(zhì)進
入循環(huán)油箱時，就證明密封系統(tǒng)徹底失效，只能停
機檢修。檢修解體癥狀表明，密封失效原因是由
于丁二烯橡膠狀聚合物導致的。聚合物逐漸充填
在碳環(huán)間隙內(nèi)，使碳環(huán)不能自由浮動而產(chǎn)生磨損；
更嚴重的是聚合物在機械密封靜環(huán)上的碳環(huán)周圍
生長，導致動靜貼合端面被頂開，引起嚴重泄漏事
故。
新檢修后投用DMF工藝氣壓縮機，一般不到
3 a就開始出現(xiàn)泄漏潤滑油現(xiàn)象，運行周期較短。
NMP法工藝氣壓縮機采用氮氣介質(zhì)作為緩沖
氣具有2個優(yōu)點：(1)緩沖氮氣稀釋和隔離機組外
漏的丁二烯工藝氣體濃度，從而避免和減輕聚合
物的產(chǎn)生。(2)高純度氮氣隔絕氧氣進入，避免了
橡膠聚合物形成。
2．1．2雙端面機械密封的應用 NMP法螺桿壓縮
機軸封系統(tǒng)中采用雙端面機械密封優(yōu)于DMF法采
用的單端面機械密封。原因是雙端面機械密封更
可靠，雙端面機械密封需要更大量的密封油沖洗，
有效帶走機械密封動靜環(huán)產(chǎn)生的摩擦熱，降低了
密封端面上的丁二烯的橡膠聚合物形成速度。
從目前NMP壓縮機運行狀況看，排除其他因
素，帶有有緩沖氮氣的雙端面機械密封系統(tǒng)的螺
桿壓縮機運行周期可以保證達到5 a以上。
2．2塔頂冷凝器
2．2．1塔頂冷凝器安裝形式丁二烯抽提裝置塔
頂冷凝器含有高濃度丁二烯介質(zhì)，易于產(chǎn)生爆米
花聚合物。DMF工藝塔頂冷凝器都是臥式安裝，
丁二烯介質(zhì)走殼程或管程，由于介質(zhì)在殼程空間
折流板間流動死角較多，聚合物累計沉積在死角，
隨著聚合物長大，最終堵塞殼程通道，曾經(jīng)發(fā)生過
丙炔塔頂冷凝器殼程被聚合物脹破事故。丁二烯
介質(zhì)走管程，由于冷凝器筒體直徑大，生成的爆米
花聚合物在列管中不能被氣流帶走，聚合物被卡
在列管里，減少了換熱面積，降低冷卻效果。隨著
聚合物長大，產(chǎn)生的內(nèi)壓力脹破列管引起管殼程
內(nèi)漏事故，冷卻器經(jīng)常被迫檢修。而NMP法塔頂
冷凝器采用立式螺旋板換熱器，丁二烯走管程，管
程死角少，利用爆米花聚合物附壁性能差的特點，
在重力、氣流和阻聚劑聯(lián)合作用下，可以徹底避免
了聚合物堵塞列管事故。
2．2．2阻聚劑霧化噴嘴安裝方式為避免塔頂冷
凝丁二烯的聚合，都采用在換熱器的氣相空間注
入TBC阻聚劑。DMF工藝冷凝器水平布置，在管
程進口接管上有阻聚劑TBC注入，由于TBC為液
體，TBC靠氣流和重力作用進入冷卻器管程封頭
里，由于重力作用TBC濃度不會均勻分布在垂直
管板上各個列管，因此阻聚劑不能對列管起到全
面阻聚作用。而NMP法采用立式螺旋板換熱器，
在管板上錐形封頭里安裝霧化噴嘴，噴嘴霧化角
度中線與重力平行，霧化噴嘴輻射面積覆蓋整個
管板，因此TBC阻聚劑在空間和列管中對丁二烯
介質(zhì)起到全面均勻的阻聚作用。
對塔頂冷凝器采用立式安裝形式和TBC霧化
噴嘴頂噴，塔頂冷凝運行周期增加，因此取消了離
線或在線備用冷凝器的設計，節(jié)省投資。
2．3法蘭密封系統(tǒng)
法蘭密封性能決定了氧對設備系統(tǒng)的滲透擴
散能力，減少氧進人工藝系統(tǒng)是預防丁二烯聚合
的關鍵。DMF工藝原始設計大量使用耐油橡膠石
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煉油與化工
REFINING AND CHEMICAL INDUsTRY 第26卷
順丁橡膠干燥機出料平穩(wěn)率的控制措施探討
郭 忠
(大慶石化公司化工三廠，黑龍江大慶163714)
摘要：順丁橡膠后處理干燥機的出料平穩(wěn)率直接關系到橡膠成品的質(zhì)量。運行中出現(xiàn)進料量均勻
情況下出料不穩(wěn)定，膠料經(jīng)過模頭眼時出料速度不均勻，存在噴料現(xiàn)象。文中針對提高干燥機出料
平穩(wěn)率進行分析。
關鍵詞：橡膠；干燥機；出料平穩(wěn)；分析
中圖分類號：TQ333．2 文獻標識碼：B 文章編號：1671-4962(2015)03-0030-02
棉墊，因墊片內(nèi)部存在毛細孔，通過法蘭進入氧是
導致聚合發(fā)生的重要因素，因此應禁止使用耐油
橡膠石棉墊片。金屬纏繞墊片密封V帶在纏繞加
工過程也不可避免有氧的存在在V型鋼帶間。
NMP法對高濃度丁二烯系統(tǒng)法蘭要求采用金
屬齒形墊片，由于齒形墊需要較大的密封預緊力，
減少空氣氧向系統(tǒng)擴散阻力，另外采用整體金屬
制作，減少了墊片里的氧含量。理論和實踐證明，
聚四氟乙烯可以誘發(fā)丁二烯聚合物，因此高濃度
丁二烯系統(tǒng)禁止使用聚四氟塑料墊片 ]。
塔器內(nèi)丁二烯爆米花聚合物堵塞降液管是導
致塔器不能長周期的原因。為防止氧的滲入，
NMP法要求對塔的人孔采用密封氮氣對墊片吹掃
稀釋措施，目前采用標準人孔法蘭圍帶密封不嚴，
氮氣跑損多，隔氧效果達不到要求。尚需對人孔
法蘭改進措施：人孔墊片由纏繞墊片改為金屬齒
形墊片；每次檢修對人孔法蘭密封面的平行度和
光潔度進行檢查修復；每次安裝使用定扭矩安裝；
采用非標法蘭設計實現(xiàn)對氮氣密封和丁二烯密封
的集成。
2．4 閥門
NMP工藝對濃度較高的丁二烯介質(zhì)，大量采
用了波紋管閥門，可以減少氧通閥桿密封進入系
統(tǒng)引發(fā)聚合反應，但是對溫度較高、濃度高丁二烯
介質(zhì)易引起波紋管被脹破。2014年發(fā)生了丙炔塔
底波紋管閘閥的波紋管被爆米花聚合物脹死變形
而閥門損壞事故，致使塔底加熱器因無法切換造
成局部停工，由于偏心蝶閥在同類裝置使用良好，
死角少，克服波紋管閘閥的缺點，所以對此位置計
劃改型為偏心蝶閥拍]。
而DMF工藝精餾系統(tǒng)加熱器管程進出口加裝
了普通閘閥，但是普通閘閥由于閥腔存在死角經(jīng)
常發(fā)生丁二烯爆米花聚合物卡死閘板滑道，導致
閥門無法開關失效，所以普通閘閥不適合精餾系
統(tǒng)加熱器上。
另外NMP工藝塔底再沸器閘閥由于采用水平
布置，致使塔內(nèi)聚合物和雜物沉積在閘閥滑道中，
經(jīng)常引起閥門關不嚴現(xiàn)象，影響塔底再沸器的切
換工作，如有必要閘閥應盡量垂直管線安裝。
精餾系統(tǒng)安全閥入口管由于存在死角，NMP
工藝對在用和備用安全閥進口管都有TBC阻聚劑
注入以防止爆米花聚合物，同時安全閥人口加裝
了爆破片，阻隔丁二烯介質(zhì)在安全閥密封面上的
聚合，保證安全閥起跳可靠性。
3結束語
目前國內(nèi)丁二烯抽提工藝主要有DMF法、乙
晴法、NMP法，除了工藝本身具有防聚合物特點
外，控制氧的進入和減少設備死角是防止聚合的
主要方法。通過對NMP和DMF工藝的對比分析，
表明NMP工藝防聚合發(fā)生具有明顯的優(yōu)勢。
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統(tǒng)安全防范措施[J]．安全與環(huán)境學報，2004(1)：47—50．
收稿日期：2015—01—22
作者簡介：張新，男，工程師，1993年畢業(yè)蘭州石油學?；C械和設
備專業(yè)，現(xiàn)從事化工設備管理工作。

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