劉萍

摘 要：焦油產(chǎn)量是影響苯乙烯裝置物耗的主要因素，分析焦油組成得出，降低焦油產(chǎn)量應從降低焦油中苯乙烯含量及降低裝置聚合物生成量著手。薄膜蒸發(fā)器控制溫度、T4003塔釜溫度、焦油循環(huán)比與系統(tǒng)阻聚劑含量是影響裝置焦油產(chǎn)量的主要影響因素。薄膜蒸發(fā)器控制溫度、T4003塔釜溫度，主要影響焦油中苯乙烯含量，通過建立物料組成與溫度的擬合關系式，結(jié)合生產(chǎn)的實際情況，摸索出薄膜蒸發(fā)器控制溫度的適宜范圍為116～122℃，薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量控制的適宜范圍為33%～39%，T4003塔釜溫度控制的適宜范圍為85.5～89℃，此時焦油苯乙烯含量能降低至8%左右，焦油仍保持較好的流動性。

關鍵詞：苯乙烯;焦油;節(jié)能降耗

苯乙烯單體（SM）是重要的基礎化工原料，主要用于合成聚苯乙烯（GPPS）、丁苯橡膠（SBR）以及ABS樹脂等。其生產(chǎn)方法主要有乙苯脫氫法和乙苯--丙烯共氧化法。目前市場上約85%的苯乙烯是由乙苯脫氫氧化法制備。由苯乙烯共聚生產(chǎn)的塑料可加工成為各種日常生活用品和工程塑料，用途極為廣泛。

苯乙烯裝置采用的是目前主流的ABBLummus/UOP工藝，該工藝精餾部分包含粗苯乙烯塔、精苯乙烯塔、乙苯回收塔、苯甲苯塔。含有苯乙烯的脫氫液原料經(jīng)過粗苯乙烯塔、精苯乙烯塔的兩次加熱分離過程得到苯乙烯產(chǎn)品，與Fina/Badger工藝對比，苯乙烯組分減少了一次受熱過程。該工藝中苯乙烯物料受高溫影響易產(chǎn)生聚合的區(qū)域是控制焦油產(chǎn)量研究的重點關注對象，包括：粗苯乙烯塔、精苯乙烯塔及薄膜蒸發(fā)器，工藝流程簡圖見圖1。

含苯乙烯的脫氫液進料進入T4001（粗苯乙烯塔）與脫氫液中的乙苯等輕組分分離后，自T4001塔釜進入精苯乙烯塔，與粗苯乙烯中的重組分分離，苯乙烯產(chǎn)品自T4003（精苯乙烯塔）塔頂采出，少量苯乙烯與塔釜重組分進入薄膜蒸發(fā)器中，繼續(xù)回收苯乙烯產(chǎn)品，未回收的苯乙烯與重組分以苯乙烯焦油的形式自D4009（薄膜蒸發(fā)器焦油罐）采出。在ABBLummus/UOP工藝中，部分焦油返回至脫氫液進料中，通過回收焦油中的阻聚劑，有效降低了阻聚劑的消耗量。

1 焦油產(chǎn)量的影響因素分析

在ABBLummus/UOP工藝中薄膜蒸發(fā)器的控制溫度，焦油循環(huán)比（焦油返回T4001的量與焦油采出量的質(zhì)量比）是焦油產(chǎn)量的最直觀的影響因素。阻聚劑是苯乙烯精餾系統(tǒng)控制聚合反應的主要措施，阻聚劑注入量偏小，精餾系統(tǒng)聚合反應速率加快，系統(tǒng)聚合物含量上升，焦油產(chǎn)量增加，因此阻聚劑注入量也是影響焦油產(chǎn)量的重要因素。

影響焦油產(chǎn)量的另一個重要因素是T4003塔釜溫度。將穩(wěn)定操作狀態(tài)下T4003塔釜看成達到平衡狀態(tài)的雙組份系統(tǒng)即：苯乙烯與重組分，參考亨利定律，在塔壓恒定的條件下，T4003塔釜溫度與T4003塔釜物料中苯乙烯含量存在一定的對應關系。T4003塔釜溫度低，薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量高，則薄膜蒸發(fā)器負荷高，導致薄膜蒸發(fā)器刮壁維持在較高溫度下運行，根據(jù)王凱等人的研究結(jié)論，經(jīng)過薄膜蒸發(fā)器刮壁高溫區(qū)域的苯乙烯物料發(fā)生的聚合反應速率以指數(shù)形式增長，焦油產(chǎn)量增加。

綜上所述，影響焦油產(chǎn)量的主要因素包括：T4003塔釜溫度、薄膜蒸發(fā)器的控制溫度（D4009溫度）、焦油循環(huán)比，系統(tǒng)阻聚劑含量。

2 影響因素的優(yōu)化研究

研究上述因素與苯乙烯焦油產(chǎn)量之間的關系，對上述因素的控制指標進行優(yōu)化，通過提高精細化操作水平，達到降低焦油產(chǎn)量的目的。

2.1 T4003塔釜控制溫度的優(yōu)化研究

薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量通過影響薄膜蒸發(fā)器負荷，對焦油產(chǎn)量產(chǎn)生影響。隨著精餾單元負荷的提升，薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量變化對焦油產(chǎn)量的影響逐漸增加。如圖2所示，薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量與焦油中苯乙烯含量的變化趨勢吻合較好，薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量控制在33%～39%時，焦油中苯乙烯含量降低至10%以下。降低焦油中苯乙烯含量，首先需要將薄膜蒸發(fā)器進料中苯乙烯含量控制在合理范圍內(nèi)。

2.2 薄膜蒸發(fā)器控制溫度的優(yōu)化

在ABBLummus/UOP工藝中，精苯乙烯塔塔壓直接影響薄膜蒸發(fā)器控制壓力。在精苯乙烯塔壓力穩(wěn)定的狀態(tài)下，D4009溫度與焦油中苯乙烯含量存在一定的關聯(lián)關系，D4009控制溫度高，焦油中苯乙烯含量保持在較低水平，但D4009溫度控制越高，聚合反應速率快，影響了焦油產(chǎn)量。

合理的D4009控制溫度并不是溫度越高，焦油中苯乙烯含量越低。實際生產(chǎn)中高溫意味著較快的聚合反應速率，循環(huán)焦油中聚合物含量上漲，且聚合物的聚合度增加，長鏈聚合物增多導致焦油黏度增加，焦油介質(zhì)的傳熱性下降，最終導致焦油中苯乙烯含量增加。

2.3 精餾系統(tǒng)阻聚劑含量的優(yōu)化研究

裝置負荷影響變化導致的物料在系統(tǒng)中停留時間的變化以及焦油循環(huán)量變化等因素的影響，系統(tǒng)中聚合含量與阻聚劑的含量難以建立直觀的量化關系，但阻聚劑注入量的精細化調(diào)整可以參考T4003塔釜溫度的變化趨勢進行調(diào)整。

在ABBLummus/UOP工藝中，T4003塔釜溫度能夠靈敏的反映出系統(tǒng)聚合物含量的變化。在其他條件不變時，T4003塔釜溫度不斷下降，塔釜采出增加，說明精餾系統(tǒng)聚合反應速率加快，塔釜聚合物含量增加，導致T4003塔釜物料黏度上漲，塔釜物料中苯乙烯含量增加，此時需要適當增加阻聚劑注入量。

2.4 焦油循環(huán)比的優(yōu)化研究

焦油循環(huán)比是影響焦油產(chǎn)量的重要因素。與Fina/Badger工藝相比，ABBLummus/UOP工藝中焦油循環(huán)有利于降低焦油中苯乙烯的損失，因此不需要采取提高焦油蒸發(fā)溫度回收焦油的苯乙烯方式，降低苯乙烯損失，降低了焦油流動性變差，對裝置帶來的堵塞風險。ABBLummus/UOP工藝中，考慮到裝置焦油循環(huán)對焦油流動性的要求，焦油中苯乙烯含量不宜過低。

3 小結(jié)

薄膜蒸發(fā)器的控制溫度、T4003塔釜溫度、焦油循環(huán)比，系統(tǒng)阻聚劑含量是影響焦油產(chǎn)量的主要影響因素。本文針對薄膜蒸發(fā)器控制溫度、T4003塔釜溫度與苯乙烯含量之間的關系，運用Minitab軟件進行研究，根據(jù)擬合關系式與裝置運行情況，確定了D4009、T4003塔釜的合理控制溫度，焦油中苯乙烯含量的能夠降低至8%左右。對系統(tǒng)阻聚劑的含量、焦油循環(huán)比與工藝調(diào)整參考依據(jù)之間的關系進行了研究，分析了物料組分變化與溫度的關系，以及物料黏度的變化對苯乙烯精餾過程的影響，為苯乙烯裝置如何降低焦油產(chǎn)量與優(yōu)化阻聚劑加注量確定了調(diào)整方向。苯乙烯裝置焦油產(chǎn)量是影響苯乙烯裝置物耗的主要因素，本文通過對焦油產(chǎn)量影響因素進行研究，通過提高精細化操作水平的方式，達到節(jié)能降耗的目的。

參考文獻：

[1]袁飛，劉佳，吳瓊.苯乙烯裝置焦油產(chǎn)量的影響因素研究[J].化工管理，2018（17）：16.

[2]趙震.苯乙烯裝置焦油產(chǎn)量的影響因素研究[J].山東化工，2018，47（01）：70-72.