优化丁二烯装置提高经济效益
宋小军
近几年来我国丁二烯消费增速较快，市场处于供不应求的状态，使丁二烯的价格逐步上扬。为了抓住市场的良
好机遇，扬子石化烯烃厂丁二烯车间通过节能挖潜，提高装置的处理能力，降低了生产成本，通过助剂的改进，工
艺流程及控制系统的优化，保证了装置在高负荷下的稳定运行，提高了装置的经济效益。
一、工艺流程优化
该厂现有丁二烯抽提装置2套，采用二甲基甲酰胺（DMF）为萃取剂，对混合C4进行两级萃取精馏和两级普通
精馏得到丁二烯产品。
1.萃取系统再沸器流程优化
1,3-丁二烯是具有共轭双键的最简单的二烯烃，化学性质非常活泼，而DMF法工艺条件决定了1,3-丁二烯在
系统中极易发生聚合、结焦。另外，系统中1,3-丁二烯的高浓度以及装置的高负荷运行也容易引起聚合、结焦，
堵塞管线、阀门、设备，严重制约了装置的稳定运行。
EA-103A/B为第一萃取精馏塔溶剂再沸器，改造前A/B两台再沸器串联操作，以回收第一、第二气提塔塔釜出
来的热溶剂显热。其中任何一台再沸器发生堵塞，将导致整体换热效果降低，达不到工艺操作要求。将原来再沸器
的串联流程改为并联流程后，EA-103A/B两台再沸器实现了在线切换、在线清理的功能，当其中任一台再沸器发生
堵塞就可以将其切除清理，不用将装置全线停车检修。
2.装置间的流程优化
2002年5月，第二套丁二烯装置正式投产后，受上游乙烯装置的限制，内供C4原料不能满足2套装置高负荷
运行的要求，为此采取了积极加工处理外购C4原料的措施。由于外购C4原料的质量不稳定，品质差，同时装置内
还存在易聚合的因素，给装置的稳定运行带来了较大的冲击。
借助2套装置间的共性，将一、二套装置的第二萃取精馏塔和第一精馏塔处的进料管线增加连接管线。改造后
操作更为灵活，其中一套装置的精馏系统因产生丁二烯端聚物而发生爆聚时，可适当调整工艺条件，降低装置的生
产负荷，在保证压缩机及萃取系统不停车情况下，单独将发生爆聚的相关管线设备切除检修，确保了2套装置生产
的连续性。
二、设备技术改造
随着对生产装置高负荷运行的要求越来越高，原有设计负荷均为13.8万t/a的2套装置已不能满足长远发展
的要求。为了从根本上解决问题，对塔内件进行了改造。
目前，该厂已先后对第一套装置第一、第二萃取精馏塔，第二套装置第二精馏塔进行了改造，包括：更改降液
板高度、底隙间距、堰高，增加开孔率以及更换塔板浮阀。以下以二套装置第二精馏塔DA1107塔的改造为例进行
说明。
改造前DA1107塔采用F1型浮阀，该浮阀塔板上液面梯度较大，气体在液体运行方向上分布不均；塔板上液体
返混程度较大，由于F1型浮阀转动，浮阀和阀孔容易被磨损而造成浮阀脱落等。
将原有DA1107塔F1浮阀改为华东理工大学的新型高效导向浮阀，不仅克服了F1型浮阀的缺点，而且使塔板
效率提高10%～20%，塔的处理能力增加20%以上。
此外，根据新的工艺要求对塔板进行了水力学计算，改造后的参数见表1。
表2为改造前后的相关数据，改造后该塔的分离效果已经得到明显提升，在装置进料负荷提升的情况下，该塔
的压差反而比改造前更低。压差的降低不仅可以降低塔、再沸器、相关管线设备的堵塞概率，而且还能延长塔的运
行周期，提高装置的整体运行水平。
表1 改造后塔板参数 mm
塔板编号 堰高 开孔率/% Ad/At/% 降液板底隙
1-30 51 17.6 10.94 52
31-85 51 17.6 10.94 66
受液盘 — — — 80
表2 改造前后综合指标对比 t/h
C4进料量 BD－1,3 DA1107 DA1107
含量(kg/kg) 进料量 压差(MPa)
改造前 17.0 0.484 8.6 0.078
改造后 19.0 0.473 9.5 0.054
三、阻聚剂优化
1.进口助剂
两套装置自开车以来一直在循环溶剂中定量加入糠醛和NaNO2，加入的糠醛和NaNO2可以与系统中的氧及聚合
物的游离基结合生成焦油类物质，从而使氧和聚合物的游离基失去活性达到抑制聚合的目的。但随着糠醛和NaNO2
加入量的增加，系统中的焦油含量升高，使循环溶剂粘度增加，流动性减弱，焦油在浓度高的地方聚焦堵塞管线设
备，缩短装置的检修周期。2001年4月开始在一套丁二烯萃取系统添加美国NALCO公司生产的新型阻聚剂3062C，
3062C的添加较大程度地减缓了萃取系统的聚合速度，延长设备运行周期，溶剂的单耗也从2.5～3.0kg/t降到
2.2kg/t以下。在3062C成功运用后又进行了分散剂3063A的添加，在3063A的作用下萃取系统内聚合物给予分散，
保证了设备系统的畅通，为装置高负荷长周期运行提供良好的操作条件。
2.国产助剂
2004年3月在二套装置萃取系统采用国产化阻聚剂TH-294，取得明显效果。目前，二套装置的再生釜排焦油
周期均延长了1倍以上，由原来的7～8d为一个周期，到现在的13～16d为一个周期，自改进助剂以后再生釜最高
排放周期达到22d，大幅度降低了溶剂的消耗。
3.复合阻聚剂
国内大部分厂家采用对叔丁基邻苯二酚（TBC）为精馏系统阻聚剂，效果较好，但该阻聚剂熔点高，对气相物
料阻聚作用小，曾多次在一套装置第二精馏塔顶压力调节阀引压管处发现苞米花状聚合物，另外该阻聚剂也无法完
全避免液相爆聚。研究发现，二乙基羟胺（DEHA）也有较好的阻聚效果，且其沸点较TBC低。在精馏系统添加TBC
和DEHA的复合阻聚剂，同时在第一精馏塔回流泵和釜液泵处定期向塔内添加DEHA，有效地抑制了精馏系统聚合“种
子”的生成，降低了爆聚发生的概率，确保了精馏系统的稳定运行，减少了因精馏系统发生爆聚引起的检修费用和
损失。
四、结 语
扬子石化烯烃厂丁二烯装置优化改造后，装置的混合C4进料负荷由原设计值13.8t/h提升到一套装置的
16.5t/h和二套的18.5t/h，装置检修周期由原来的1年一修、到后来的3年两修，再到现在的3年一修的良好水
平；降低了装置的能耗，减少了助剂使用量，进一步提升了溶剂的品质，减少了溶剂的消耗；另外，通过改造优化
了装置的工艺流程，提高了装置运行的灵活性以及自动化控制水平。