乙腈法丁二烯装置工艺优化探讨
辽阳石油化纤公司金兴化工厂  刘爱国  丁世敏
　　金兴化工厂乙腈法丁二烯装置是以辽化烯烃厂的乙烯装置裂解C4为原料，采用吉化乙腈法生产丁二烯，依据
在碳四馏分中加入一定量的乙腈，可提高各组分间的相对挥发度这一原理，通过两级萃取精馏及两级普通精馏除去
碳四中的丁烯、丁烷、碳四炔烃、碳五、丙炔，得到聚合级的丁二烯。该装置于2004年开车投产至今，通过一系
列技术改造，实现了挖潜增效、节能降耗，提高了装置效益。
一、    碳四、碳五分离
　　碳四加工装置的原料中碳五含量多少对装置平稳运行影响较大。为提高装置运行平稳性，2008年8月在丁二
烯抽提系统增设了碳四、碳五分离系统。此次改造充分利用原有设备，新增了碳四、碳五分离塔，塔顶碳四馏分直
接进入到丁二烯抽提系统。改原料中间罐为分离塔的回流罐。
　　改造前，由于原料中碳五成分的影响，丁二烯萃取系统生产不稳定，压差增加，且由于溶剂中带碳五等组分，
造成二聚物的增加，使设备及塔体易发生结垢现象。改造后，原料中碳五杂质减少，丁二烯抽提系统可在高负荷下
平稳运行，提高了产品收率和质量，原料单耗、重组分中的丁二烯含量都有所下降。表1为改造前后丁二烯装置主
要技术经济指标对照。
表1 改造前后丁二烯装置技术经济指标对照表
　　  项  目                        改造前      改造后
丁二烯收率/%                        90～92        96～98
碳四单耗/t·t-1（以丁二烯量计算）    2.85        2.39
成品丁二烯中乙烯基乙炔含量/ppm        50～100        ≤5
重组分中丁二烯含量/%                40～50        10～20
二、    阻聚剂系统改造
　　在丁二烯抽提装置中，由于丁二烯含有不饱和键且具有极高的活性，在双烯浓度较高时，很容易通过自由基链
反应聚合造成塔盘及再沸器结垢，严重时会导致塔体堵塞，使装置停车。因此，需要在系统中注入微量阻聚剂以减
少设备堵塞，延长装置的使用周期。
　　金兴化工厂丁二烯装置自投产以来，装置中采用的是1%～2%亚硝酸钠水溶液及对叔丁基邻苯二酚阻聚剂，运
行周期为1年。2006年，在丁二烯抽提装置丁二烯萃取塔、炔烃萃取塔的溶剂进料管线和脱重系统的气相线、脱
轻系统回流管线上加入了E331、B590阻聚剂，与原来的两种阻聚剂结合使用。改造后，设备结垢现象明显改善，
机泵清理过滤网次数降低，减少了因设备发生堵塞而造成的装置停车次数，装置的生产周期延长至3年。
三、节能降耗措施
　　金兴化工厂丁二烯装置自开车至今，一直在装置的节能降耗工作上下功夫，采取了很多措施，并取得了良好的
经济效益。
    1． 优化脱轻塔、降塔压操作参数
　　脱轻塔的作用是除去丁二烯中的丙炔等轻组分，是生产丁二烯的最后工序。在该塔中丁二烯的纯度会达到
99.3%以上，而丁二烯在高纯度下易聚合形成端基化合物。通过控制循环水冷却量，降低塔顶压力，可有效地缓解
物料的聚合。在满足产品质量的同时降低塔顶压力，塔内各点温度也相应降低，塔釜加热量同时减少。通过这一措
施，实现了装置节约蒸汽能源。脱轻塔顶压力调整前后对比见表2。
　　由表2看出，通过降低塔顶压力，塔顶温度降低了2℃；塔釜温度降低了10℃，回流量每小时降低了3t左右，
蒸汽单耗降低了0.02t/t-1。金兴化工厂丁二烯装置设计负荷为11t/h，以碳四进料量9t/h计算，蒸汽单价为185
元/t，每小时可节约蒸汽0.18t，即可节约资金33.3元，全年可节约26.64万元。
　　2．优化溶剂回收塔参数
　　溶剂回收塔接收来自丁二烯水洗塔、丁烯水洗塔、炔烃水洗塔釜的含乙腈水溶液，利用乙腈和水的较大沸点差，
在塔内进行精馏操作，塔顶得到规定浓度的回收乙腈，塔釜液大部分作为循环洗涤水，其余小部分排出。在操作中
主要通过控制塔灵敏板温度，来控制塔回流量进而调整塔顶乙腈浓度。在保证塔釜排污达标的前提下，降低灵敏板
温度及塔釜加热量，可降低塔顶压力，实现节能降耗。优化溶剂回收塔工艺前后情况对比详见表3。
　　由表3可见，通过调整工艺参数，溶剂回收塔灵敏板温度降低了4℃，塔顶温度降低了7℃；塔釜加热量降低
了0.8t/h，塔顶压力降低了15kPa。溶剂回收塔每年的运行时间按8000h、蒸汽单价按185元/t计，年可节约蒸汽
用量6400t、资金118.4万元。
　　3. 球罐增加返料线
　　丁二烯装置设计的返料线为返入到原料中间罐，原料中间罐的体积为10m3，可安全储运原料6t。在装置开车
过程中，不合格的原料进入到原料中间罐，循环使用直到产品合格。由于不合格品在物料混合上存在不均匀性，影
响到装置工艺参数的调整，使装置达到平稳状态所需时间较长。为此，对返料线进行了改造，将开车期间不合格物
料直接返回至收料球罐中与原料混合，这样返回的物料在球罐，可达到物料组分均匀。球罐增加返料线，大大改善
了因物料组成变化而造成的工艺参数波动，使装置开车至产品合格时间缩短20h。
　　按蒸汽单耗1.9t/t碳四、装置碳四进料9t/h计，每次开车过程可节约蒸汽量342t；蒸汽单价按185元/t计，
可增加效益6.33万元。装置的电单耗为102.88kW/t碳四，装置碳四进料以9t/h计，那么每次开车过程可节约电
量18518.4kW·h；电单价按0.57元/度计，可增加效益1.06万元。合计装置开车过程中可增加经济效益7.39万
元。
　　4．合理利用装置蒸汽凝水
　　金兴化工厂丁二烯装置有3台再沸器是以蒸汽为热源对物料进行加热，多余的蒸汽凝水排入化污管网白白的浪
费掉了，对这部分蒸汽凝水进行合理利用，可节约能源，降低新鲜水的单耗。在冬季，可将这部分多余的蒸汽凝水
引入到采暖管线中，经过取暖降温后，再排入循环水场内；非取暖季节，蒸汽凝水可直接引入到循环水场内作为循
环水补水。蒸汽凝水改造前平均每天新鲜水用量为120t，改造后用量下降为40t。按水单价2.64元/t、排污费4.27
元/t计，每天可节约552.8元，每年按10个月计算可节约资金16.58万元。
表2  脱轻塔技术改进前后工艺参数及
能耗对比
项目                    调整前            调整后
塔顶温度/℃                39.5            37.5
塔釜温度/℃                52                42
塔顶压力/kPa            500                320
塔顶回流量/t·h-1        7～8            4～5
蒸汽单耗/t·t-1            1.90            1.88
（以碳四量计算）
塔内聚合物                 量多、体积大       量少、体积小

表3  优化溶剂回收塔前后情况对比
项目                    优化前        优化后
塔顶温度/℃                82            75
塔釜温度/℃                111            110
塔顶压力/kPa            30            15
塔顶回流量/t·h-1        3～4        1.5～2.0
蒸汽加热量/t·h-1        2.8            2.0
塔灵敏板温度/℃            106            102
塔釜溶剂指标/ppm        未检出        未检出
四、    结束语
　　丁二烯装置通过增加碳四、碳五分离系统，改造阻聚剂系统，优化脱轻塔和溶剂回收塔工艺参数，增加球罐返
料线和蒸汽凝水回收等技术改造后，改善了碳四原料的质量，降低了蒸汽和水的用量，节约了能源，提高了装置的
经济效益。