丙烯酸丁酯应用广泛,其共聚物在合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及涂料、鞣革、纺织、造纸及粘合剂等工业上有着广泛用途。兰州石化公司8万吨/年丙烯酸丁酯装置以丙烯酸和丁醇为原料,以对甲苯磺酸为催化剂,通过反应、萃取洗涤、醇回收、酯精制四个生产工序生产丙烯酸丁酯产品。
1 工艺简介
1.1 工艺流程简述
酯化反应生成的反应液(粗丙烯酸丁酯)经冷却后从底部进入催化剂萃取塔T-4121,塔顶加入来自脱水塔T-4110的水相作为萃取剂,两者在密度差作用下逆流接触,反应液中的催化剂PTSA(对甲苯磺酸)被萃取下来,萃取相从塔釜排出返回反应工序循环使用。自催化剂萃取塔T-4121塔顶的萃余相从塔顶排出至重酯洗涤塔T-4122塔釜;自P-6309泵的氢氧化钠(浓度18%)与自P-4122A/B泵(T-4122塔釜泵)的循环液混合,从重酯洗涤塔T-4122的第16块折流板上方加入(共31块折流板),与来自萃取塔T-4121塔顶的萃余相(粗丙烯酸丁酯)逆向接触,将反应液在萃取过程中残余的对甲苯磺酸和丙烯酸中和为钠盐从塔釜排出。
1.2 萃取洗涤工序流程简图
1.3 主要化学反应方程式
重酯洗涤塔T-4122内发生的主要反应方程式如下:
2 问题的暴露
现象:(1)V-4126积水包界面显示高报。
(2)醇拔头塔T-4240塔釜发生聚合。
(3)P-4240出口预料粘度增大,E-4354物料粘稠无法运行。
2013年4月23日13:00至2013年5月3日8:30,醇拔头塔T-4240塔釜采出物料出现粘度增大的现象,同时酯提纯塔T-4250塔釜物料出现明显粘稠及薄膜蒸发器E-4354转鼓跳车无法正常运行。初步判断是因为过量的水带入T-4240,造成T-4240塔釜发生聚合,生产无法正常运行,萃取洗涤及精制工序停车。
3 原因分析
停车后,车间将洗涤塔塔釜管线及人孔打开进行检查,发现大量的粘度很高的暗黄色粘稠乳浊液及白色晶体,判断这些物质与水形成的混合溶液,与粗丁酯在短时间无法进行水酯分相,而将过量的水带入T-4240是导致T-4240发生聚合主要原因。
以下为V-4126物料的物性:
丙烯酸:沸点:141℃熔点:14℃水中溶解度:互溶相对密度(水=1):1.05闪点:54℃。自燃温度:360℃加热到100℃,与钼发生反应,与强氧化剂反应,生成易燃/爆炸性气体氢。侵蚀某些橡胶、塑料和涂层。爆炸极限:空气中2.4%-8%(体积)。
4 采取措施
通过分析,粗丁酯在进入V-4126时带入过多的水,并且水酯分相不好,不能及时将分离出来的水排出去。过量的水带入T-4240中导致T-4240发生聚合。通过降低粗丁酯带入V-4126水,降低V-4126物料中水的含量,相应使进入T-4240的物料水含量降低水就能解决T-4240发生聚合不能正常运行的问题,为此我们采取了以下措施:
4.1 降低洗涤塔中丙烯酸含量
由于丙烯酸与丁醇的反应属于可逆反应,故反应生成液中的丙烯酸不能完全去除,而丙烯酸与水又是互溶的,萃取塔的萃余相中含水为9.2%(全流量为18t/h),在重酯洗涤塔中彻底去除丙烯酸是不可能的,只能尽可能降低丙烯酸的含量。
4.2 调整洗涤塔中氢氧化钠加入量,控制洗涤塔PH值
设计洗涤塔的目的就是将反应过程中反应不完全的丙烯酸和对甲苯磺酸中和为盐类,通过FCW水洗涤在塔中除去。故洗涤塔中的氢氧化钠不能停止加入,如果反应液中未反应完全的丙烯酸和对甲苯磺酸不能被有效中和,带入后系统(酯精制系统),将使后系统发生聚合,影响精制系统的正常运行,影响产品质量。
4.3 调节洗涤水量
本装置,所用洗涤水为FCW水,为良性溶剂,按洗涤塔的设计要求,洗涤塔的操作温度为小于35℃,通过增加洗涤水的量来降低洗涤塔塔釜废水的粘度,提高洗涤钠盐的能力。洗涤塔界面控制值为50%~60%,为了减少在洗涤过程中粗酯本身将水带入V-4126中,我们在不影响洗涤效果的情况下缓慢降低洗涤塔界面,并做了降低洗涤塔界面的实验。
5 结语
通过对丙烯酸丁酯装置萃取洗涤工序V-4126物料水分高的原因分析,找出了问题的症结所在,主要采取了以下调整措施:(1)优化丙烯酸丁酯反应工序的操作条件。(2)严格控制氢氧化钠的加入量。(3)洗涤塔T-4122洗涤水的加入量由设计值482 kg/h更改为现在的800~850 kg/h。(4)降低洗涤塔界面。通过以上四项措施的实施主要解决了以下问题:
(1)降低V-4126物料水分。
减少聚合,提高运行周期。
(3)提高T-4122运行周期。
摘要：本文通过对丙烯酸丁酯装置萃取洗涤工序v-4126粗酯中水含量高的原因进行分析,找出造成v-4126粗酯中水含量高的原因,针对造成v-4126粗酯中水含量高的原因采取了一系列的调整措施,解决了v-4126粗酯中水含量高的问题,保证了醇拔头塔T-4240正常稳定运行。
关键词：水含量高,降低,控制,丙烯酸丁酯