苯乙烯装置聚合物产生的原因分析及预防措施

苯乙烯装置聚合物产生的原因分析及预防措施

孟维强

（抚顺石化公司石油二厂，辽宁省抚顺市　 113000）

摘要：苯乙烯装置运行会产生大量热量，同时生成新的自由基而发生新的聚合反应，即为苯乙烯聚合。文章对苯乙烯装置中苯乙烯聚合成因进行了分析，进而对相关预防措施进行了有效探讨，希望能够为提高苯乙烯装置运行稳定性提供有益参考。

关键词：苯乙烯聚装置；聚合物；产生；预防措施

前言

在石油化工生产过程中，苯乙烯是生产聚苯乙烯、丁苯橡胶等较为重要原料，在纺织、医疗等行业有着较为重要的应用。苯乙烯单体活性较强，常温下也可发生聚合，并且温度越高其聚合程度越高，严重影响生产稳定，影响产品质量，以及危害生产设备运行安全。对此加强对苯乙烯装置聚合物预防研究有着较为重要的现实意义。有鉴于此，下文将通过对相关文献查阅以及结合自己多年工作实践经验情况下针对苯乙烯装置聚合物的产生与预防措施展开了探讨。

一、苯乙烯装置运作流程

苯乙烯装置的生产流程如下：

①乙苯与带氢循环乙苯、水蒸气混合进入乙苯蒸发器进行反应；

②在加热炉作用下，蒸气在进行进一步混合后输送至第一 、二级乙苯脱氢反应器进行高温负压乙苯脱氢反应；

③反应得到的苯乙烯、氢气、苯等，经过废热锅炉、急冷器、空冷等装置过滤、冷却之后进入到油水分离器当中，实现苯乙烯的分离；

④未反应的乙苯氢重新进入以上循环反应，直至实现苯乙烯的完全分离。

在整个改成中，苯乙烯聚合主要发生在焦油产出线、汽提塔塔釜、废热锅炉等反应部位。

二、苯乙烯聚合原理与原因

（一）苯乙烯聚合原理

室温下，未加入引发剂时苯乙烯单聚合速度较慢，而温度越高苯乙烯聚合反应速率也越高，换言之，热能技术将乙烯基单体推向双自由基转化的关键。

（二）苯乙烯聚合原因

苯乙烯具备特殊分子构成，聚合活性较大，且聚合反应释放的热量有加速苯乙烯自由基的产生，进而由发生新的聚合反应。总的来说，苯乙烯聚合成因主要包括三个方面：首先是温度原因。对苯乙烯聚合反应速度影响最大的当属温度因素。温度越高其聚合速度越快，尤其是当温度大于120℃时，聚合反应的速度会急剧上升。废热锅炉出口设置有急冷器，用于对苯乙烯进行降温，使其下降至聚合温度条件以下，实现对苯乙烯聚合反应的有效控制。若是油水分离效果不佳使的含有水的苯乙烯进入的高温汽提塔中，此时产生较快的聚合反应，导致油水分离器发生堵塞。此外，若是苯乙烯塔分离效果不理想，较低的苯乙烯含量也会发生聚合反应，形成聚合堵塞管线。其次是停留时间影响因素。高温条件下苯乙烯聚合物越来越多，粘度也在不断增加，整体流速不断变慢，苯乙烯单体停留时间边长，聚合物增加而导致管线堵塞。一般来说，聚合物会沉积在废热锅炉底部，往往采用加入脱盐盐水的方式进行降温来抑制聚合反向，但是长时间作用下使得气相物质转化为液态属性，也会导致苯乙烯聚合。此外还有原料纯度因素。原料纯度也是影响苯乙烯聚合的重要因素，原料中的杂质成为了聚合物附着载体，创造了聚合反应条件。一般来说，乙苯中二乙苯浓度在0.001%以下时，二乙苯高温条件下生成二乙烃基苯而导致设备堵塞，究其原因是由于催化剂中铁离子凝液反应生成络合物聚集于滤网位置，降低了泵上量，必须进行泵的频繁切换才能确保生产运行正常。

苯乙烯聚合反应会释放大量热量，因此聚合反应导致的设备升温极难控制，这也就导致了苯乙烯聚合反应速率的增加，从而又释放大量热量。直到温度大于145.2℃，苯乙烯沸腾形成蒸汽外喷，若是出口聚合物堵塞，在内部压力不断增加作用下而导致储罐破裂。加上苯乙烯聚合导致介质粘稠度上升，反应气泡无法及时有效排出，体积不断增大下撑裂装置。

三、苯乙烯装置聚合物的预防措施

（一）合理添加精馏阻聚剂

采用卸车泵运输方式将阻聚剂加入配置罐，结合浓度需要计算相应浓度的乙苯进行备份，接着在循环系统作用下充分融合乙苯和阻聚剂。再将融合液输送至粗苯乙烯塔中，或者进入到脱氢凝液罐当中，结合负荷计算对输送量进行合理确定。阻聚剂主要功能在于有效预防苯乙烯精馏融合的发生。若是没有阻聚剂的影响，原苯乙烯装置精馏极易发生单体苯乙烯聚合，进而导致管线堵塞，不利于生产正常运行。阻聚剂的加入需要结合生产实际进行量的调节。一方面，可结合质量要求适当增加添加剂用量，在高温季节应适当增加阻聚剂用量，而在低温季节则应合理降低。并通过对阻聚剂含量定期分析，来进行充阻聚剂的合理补充，将苯乙烯聚合物含量控制在指标以内。

（二）强化聚合管线管理

若是苯乙烯装置脱氢单元未加入阻聚剂，采取不当措施极易造成管线阻塞问题。对此，需加强对流动循环乙苯原料在氢空冷入口油水分离中的有效应用，最大限度地控制聚合反应。在经过较长时间运行之后还应对粗苯乙稀塔、精苯乙烯塔等进行定期检修清理，降低停聚反应而导致管线堵塞发生概率。

（三）合理进行凝液外送

苯乙烯装置工艺反应会产生大量凝液，经汽提反应后能够作为系统急冷水回收使用。然而汽提过程会吸入一定量的芳烃，较长时间运行后同样会形成聚合物而造成装置堵塞问题。对此，可通过把乙烯凝液进行装置外部循环的方式避免出现水场，而在装置内部则采用用水进行蒸汽凝水转化。

（四）加强对工艺的合理优化

在苯乙烯装置运行操作过程中，操作人员必须实现对苯乙烯分离系统中各塔温度的有效控制，以免反应温度过大，以及将塔釜液位控制在标准水平，以免液位太高而降低精馏各塔釜物料停留时间。除此之外，还应保障反应流程循环畅通，预防死循环流程出现。

（五）加强对填料的及时更新

苯乙烯具备较为独特的结构，能够发生聚合反应的条件限制较少。若是较长时间内填料一直存在，其中产生的聚合物与其他杂质会沉淀到填料层而增加精馏塔压力，影响精馏塔分馏效果。对此必须加强对精馏填料的定期、及时更新，避免出现操作压力过大现象。

（六）加强对储存温度的合理控制

保持苯乙烯较低储存温度有利于抑制聚合反应，因此需要对苯乙烯装置管线设置相应的外保冷层，尤其是在关键部位采用保冷效果较好的材料，以及采用双保冷层的方式进行聚合抑制。在高温季节生产，应加强对生产工艺有效优化，合理控制储罐温度，采用动态监控的方式确保苯乙烯温度处于可控范围，若是温度过高（大于高于15℃），则采用制冷机组进行制冷降温，有效控制苯乙烯温度于标准范围值以内。

四、结束语

综述可知，许多因素都会导致苯乙烯装置运行过程产生聚合物，若是控制不当极易导致装置中聚合反应循环而影响产品质量与生产安全。对此，必须加强对聚合因素的有效控制，为苯乙烯装置运行创造平稳、安全的运行环境条件，保障较好的生产效益。

参考文献：

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[2] 吕鸿博.苯乙烯装置聚合物的产生与预防措施[J].化工管理，2020(02)：183-184.

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