降低丙烯酸装置甲苯单耗的研究及其应用

【摘要】本文对丙烯酸装置的甲苯消耗原因进行研究后，通过调整温度、流量和定期清理管路等方法，有效减少了甲苯单耗，降低了丙烯酸产品的生产成本，取得可观的经济效益。

【关键词】丙烯酸 甲苯单耗 降低

近年，丙烯酸装置进入建设高峰期，丙烯酸产品逐步呈现供大于求的趋势，市场竞争激烈。降低丙烯酸产品生产成本，既可提高公司利润，又可增强产品的市场竞争力。我们对丙烯酸装置的甲苯使用流程进行研究，通过对温度、流量和操作等一系列的优化调整，降低了甲苯单耗，应用后取得可观的经济效益。

1 生产工艺简述

丙烯酸装置首先采用两步氧化法，将原料丙烯在固定床反应器内转化为粗丙烯酸液；然后送入急冷塔中被急冷水吸收，急冷塔底得到的丙烯酸水溶液送入轻组分去除塔（C210）；C210采用共沸蒸馏原理（共沸剂为甲苯），将甲苯和水从塔顶馏出，经回流罐（D211）分离后，甲苯作为回流液打回塔中，水作为急冷水送回急冷塔。同时，丙烯酸、重组分杂质和其他共沸剂则从轻组分去除塔底分出，再经过醋酸塔、提纯塔进一步精制后，最终产出高纯度的丙烯酸产品。

2 甲苯单耗的影响因素

甲苯单耗是甲苯耗量与丙烯酸产量的比值，在丙烯酸产量保持一定的情况下，降低甲苯单耗，即降低丙烯酸产品生产成本。甲苯作为丙烯酸装置的共沸剂使用在轻组分去除塔系统，其耗量按下式计算： 甲苯耗量=粗丙烯酸罐变化量×甲苯百分含量+甲苯罐变化量。

影响甲苯耗量的因素主要有以下几项：

2.1 分析准确度

进行甲苯耗量计算时，需先采样分析粗丙烯酸罐物料的甲苯含量。虽然分析准确度对耗量影响较大，但该组成分析采用色谱分析仪自动进行，设备准确度和稳定性高、操作简单，而且分析人员具有多年操作经验，平行样分析验证也表明分析偏差几可忽略。

2.2 仪表准确度

涉及甲苯的储罐、塔和回流罐的温度、压力、液位均采用先进仪表远传到DCS显示，其异常变化和历史趋势一目了然。虽然液位准确度对单次耗量计算影响较大，但进行长周期多频次核算时，其影响保持同一趋势，往往可以相互抵消。

2.3 甲苯回收管路的畅通性

由轻组分去除塔系统流程简图1可知，共沸的甲苯与水大部分在D211冷凝下来，但由于D211负压操作，部分气相的甲苯、水和丙烯酸被真空泵P216抽走，进而在E214的冷凝下进入D216，然后通过重力自流回D211，这样就保证了甲苯的最小流失。但在实际操作中，我们发现E214下液管、D216出口自流管会因气相丙烯酸相变聚合而堵塞，导致液态甲苯无法有效回收到D211，造成甲苯耗量增大。

图1？轻组分去除塔系统流程图

2.4 操作参数

甲苯作为丙烯酸装置的共沸剂，不参与反应，其损失主要有两方面。一是真空泵抽走的气相甲苯损失，工艺设计上已经增设E214、D216等设备尽量回收。二是C210底部物料携带走的甲苯损失，我们可以通过调整操作参数，使甲苯与水的共沸比处于最佳状态，减少C210底部物料中甲苯量来达到降低甲苯消耗的目的。

3 降低甲苯单耗的措施

通过对甲苯单耗影响因素的分析，我们决定采取措施，保证气相甲苯回收和减少液相甲苯随物料流失。3.1 降低D211温度

调低D211的温度可有效降低气相甲苯和丙烯酸的挥发量，减少E214的换热负荷，减缓E214和D216出口管路中丙烯酸的积聚聚合速度。经过操作试验，我们将D211温度均值由28℃调整为26℃（受换热器冷水负荷影响，温度无法再降低）。

3.2 定期清理管路

将易聚合管线增设法兰接点，然后通过定期断口清理管路聚合物的方法，避免因聚合物清理不及时堵塞管路，造成甲苯跑损。具体情况见图2和图3。3.3 减少C210回流量

为了降低C210底部物料中的甲苯含量，寻找甲苯和水的最佳共沸比，我们减少了C210的回流量。因为前面我们已经降低了回流温度，所以此操作也满足塔系统的热量平衡要求。经过实际摸索，回流量均值由72000kg/h调整至69500kg/h为佳，回流量再调低就会影响水的脱除效果，导致C210底粗丙烯酸物料的水含量超标。

图3？E214改进前后图

4 实际效果及结论

采取上述改进措施后，在丙烯酸产量保持不变的情况下，甲苯单耗由改进前的6.65kg/t变为改进后的5.96kg/t 。8万吨/年丙烯酸装置可少消耗甲苯55.2吨/年，按甲苯销售价9000元/吨计算，年创效益约49万元。这表明：我们通过研究分析甲苯耗量的核算方法及损失原因，将相关回流温度、回流流量和设备进行改进调整，实际应用后降低甲苯单耗效果明显，有效降低了丙烯酸的生产成本。