丙烯酸丁酯應用廣泛,其共聚物在合成纖維、合成橡膠、合成樹脂以及涂料、鞣革、紡織、造紙及粘合劑等工業上有著廣泛用途。蘭州石化公司8萬噸/年丙烯酸丁酯裝置以丙烯酸和丁醇為原料,以對甲苯磺酸為催化劑,通過反應、萃取洗滌、醇回收、酯精制四個生產工序生產丙烯酸丁酯產品。
1 工藝簡介
1.1 工藝流程簡述
酯化反應生成的反應液(粗丙烯酸丁酯)經冷卻后從底部進入催化劑萃取塔T-4121,塔頂加入來自脫水塔T-4110的水相作為萃取劑,兩者在密度差作用下逆流接觸,反應液中的催化劑PTSA(對甲苯磺酸)被萃取下來,萃取相從塔釜排出返回反應工序循環使用。自催化劑萃取塔T-4121塔頂的萃余相從塔頂排出至重酯洗滌塔T-4122塔釜;自P-6309泵的氫氧化鈉(濃度18%)與自P-4122A/B泵(T-4122塔釜泵)的循環液混合,從重酯洗滌塔T-4122的第16塊折流板上方加入(共31塊折流板),與來自萃取塔T-4121塔頂的萃余相(粗丙烯酸丁酯)逆向接觸,將反應液在萃取過程中殘余的對甲苯磺酸和丙烯酸中和為鈉鹽從塔釜排出。
1.2 萃取洗滌工序流程簡圖
1.3 主要化學反應方程式
重酯洗滌塔T-4122內發生的主要反應方程式如下:
2 問題的暴露
現象:(1)V-4126積水包界面顯示高報。
(2)醇拔頭塔T-4240塔釜發生聚合。
(3)P-4240出口預料粘度增大,E-4354物料粘稠無法運行。
2013年4月23日13:00至2013年5月3日8:30,醇拔頭塔T-4240塔釜采出物料出現粘度增大的現象,同時酯提純塔T-4250塔釜物料出現明顯粘稠及薄膜蒸發器E-4354轉鼓跳車無法正常運行。初步判斷是因為過量的水帶入T-4240,造成T-4240塔釜發生聚合,生產無法正常運行,萃取洗滌及精制工序停車。
3 原因分析
停車后,車間將洗滌塔塔釜管線及人孔打開進行檢查,發現大量的粘度很高的暗黃色粘稠乳濁液及白色晶體,判斷這些物質與水形成的混合溶液,與粗丁酯在短時間無法進行水酯分相,而將過量的水帶入T-4240是導致T-4240發生聚合主要原因。
以下為V-4126物料的物性:
丙烯酸:沸點:141℃熔點:14℃水中溶解度:互溶相對密度(水=1):1.05閃點:54℃。自燃溫度:360℃加熱到100℃,與鉬發生反應,與強氧化劑反應,生成易燃/爆炸性氣體氫。侵蝕某些橡膠、塑料和涂層。爆炸極限:空氣中2.4%-8%(體積)。
4 采取措施
通過分析,粗丁酯在進入V-4126時帶入過多的水,并且水酯分相不好,不能及時將分離出來的水排出去。過量的水帶入T-4240中導致T-4240發生聚合。通過降低粗丁酯帶入V-4126水,降低V-4126物料中水的含量,相應使進入T-4240的物料水含量降低水就能解決T-4240發生聚合不能正常運行的問題,為此我們采取了以下措施:
4.1 降低洗滌塔中丙烯酸含量
由于丙烯酸與丁醇的反應屬于可逆反應,故反應生成液中的丙烯酸不能完全去除,而丙烯酸與水又是互溶的,萃取塔的萃余相中含水為9.2%(全流量為18t/h),在重酯洗滌塔中徹底去除丙烯酸是不可能的,只能盡可能降低丙烯酸的含量。
4.2 調整洗滌塔中氫氧化鈉加入量,控制洗滌塔PH值
設計洗滌塔的目的就是將反應過程中反應不完全的丙烯酸和對甲苯磺酸中和為鹽類,通過FCW水洗滌在塔中除去。故洗滌塔中的氫氧化鈉不能停止加入,如果反應液中未反應完全的丙烯酸和對甲苯磺酸不能被有效中和,帶入后系統(酯精制系統),將使后系統發生聚合,影響精制系統的正常運行,影響產品質量。
4.3 調節洗滌水量
本裝置,所用洗滌水為FCW水,為良性溶劑,按洗滌塔的設計要求,洗滌塔的操作溫度為小于35℃,通過增加洗滌水的量來降低洗滌塔塔釜廢水的粘度,提高洗滌鈉鹽的能力。洗滌塔界面控制值為50%~60%,為了減少在洗滌過程中粗酯本身將水帶入V-4126中,我們在不影響洗滌效果的情況下緩慢降低洗滌塔界面,并做了降低洗滌塔界面的實驗。
5 結語
通過對丙烯酸丁酯裝置萃取洗滌工序V-4126物料水分高的原因分析,找出了問題的癥結所在,主要采取了以下調整措施:(1)優化丙烯酸丁酯反應工序的操作條件。(2)嚴格控制氫氧化鈉的加入量。(3)洗滌塔T-4122洗滌水的加入量由設計值482 kg/h更改為現在的800~850 kg/h。(4)降低洗滌塔界面。通過以上四項措施的實施主要解決了以下問題:
(1)降低V-4126物料水分。
減少聚合,提高運行周期。
(3)提高T-4122運行周期。
摘要：本文通過對丙烯酸丁酯裝置萃取洗滌工序v-4126粗酯中水含量高的原因進行分析,找出造成v-4126粗酯中水含量高的原因,針對造成v-4126粗酯中水含量高的原因采取了一系列的調整措施,解決了v-4126粗酯中水含量高的問題,保證了醇拔頭塔T-4240正常穩定運行。
關鍵詞：水含量高,降低,控制,丙烯酸丁酯