王中军
（中国石化巴陵石化有限公司，湖南省岳阳市 414014）
摘要:本文针对中石化巴陵石化有限公司12万吨/年苯乙烯装置在长周期运行过程中遇到技术难题和问题，如蒸汽过热炉问题、空冷器聚合堵塞、精馏塔聚合等，认真进行原因分析，并采取了一系列有针对性的改进措施。
关键词：苯乙烯；聚合；长周期运行
1 苯乙烯装置简介
巴陵石化苯乙烯装置设计年产苯乙烯12万吨，年开工时间为8000小时，2012年6月装置首次投料试车，装置操作弹性60～110%。以长岭分公司提供的乙苯为原料，采用中石化自有技术（ST技术），即由中石化股份上海石油化工研究院、华东理工大学、中石化集团上海工程公司开发的乙苯负压脱氢制苯乙烯技术。产品苯乙烯主要供巴陵石化有限公司橡胶部自用，脱氢尾气经变压吸附提纯后送环己酮装置。
截止到2021年1月，巴陵石化苯乙烯装置已运行了两个生产周期，第一个运行周期为2012年6月-2017年4月（期间2012年7月-2013年3月停工），第二个运行周期为2017年5月-2021年1月。第一个运行周期大部分时间较低负荷生产，第二个运行周期满负荷生产。
2 影响苯乙烯装置长周期运行的主要因素
2.1 蒸汽过热炉长周期问题
苯乙烯装置第一个运行周期，2013年8月25日蒸汽过热炉F6301给水段翅片管泄漏，影响蒸汽过热炉安稳运行，装置紧急停工处理。泄漏原因是停炉期间翅片管积灰与水、空气中的氧及烟气中的硫形成低温混合腐蚀和燃料气硫含量过高造成对流室给水段翅片管形成露点腐蚀，两者共同作用导致翅片管管壁穿孔。
苯乙烯装置第二个运行周期， 2019年8月起蒸汽过热炉烟道挡板无法动作，在2020年3月份提负荷过程中出现负压调整受限情况，致装置生产负荷受限，对装置经济技术指标控制、运行优化造成较大影响。2020年4月停工检修，查明原因为蒸汽过热炉对流段衬里脱落堵塞，导致烟道挡板无法动作。对流段衬里脱落原因是排烟温度过低，烟气中有明水析出长期冲刷衬里。
2.2 空冷管线聚合堵塞问题
苯乙烯装置第二个运行周期，自2020年3-4月发现空冷器E6305管线存在聚合堵塞情况，4月份蒸汽过热炉停工检修过程发现部分翅片管因物料聚合严重堵塞，利用检修清理了3台，检修开车后增加了空冷阻聚剂注入量，同时还采取了空冷器内外水喷淋、严格控制空冷后温度等措施，但效果甚微。2020年11月3日监测空冷换热器下排液管有26根与环境温度接近，判断对应空冷换热器已完全堵塞（共80根，堵塞占比35%）。装置负荷随着空冷翅片管的堵塞加剧严重受限，负荷只有60%，不能满足橡胶部苯乙烯供应需要，同时装置能耗及三剂辅料消耗偏高。2020年11月装置停工16天，清理空冷器翅片管内聚合物。
空冷器翅片管物料聚合堵塞原因主要有两点，一是乙苯原料中的二乙苯脱氢生产二乙烯基苯，在空冷器处聚合，而装置在2017年11月-2018年9月期间长期加工二乙苯超标的乙苯原料；二是催化剂超期使用时间过长，本运行周期乙苯脱氢催化剂GS-12设计使用寿命为30个月，但实际满负荷使用了43个月，使用后期副反应显著增多，产生了较大量的二乙烯基苯副产物。
2.3 精馏系统聚合问题
苯乙烯装置精馏系统作用是通过精馏过程分离脱氢反应产物，得到精苯乙烯产品。由于精馏过程温度高，苯乙烯产品聚合问题是控制难点和重点，如果此过程控制出现问题，也会出现非计划停工。2016年2月15日苯乙烯装置乙苯/苯乙烯分离塔(T-6402)塔底再沸器(E6406)内漏，0.35MPa(G)蒸汽漏入塔内，148℃蒸汽与苯乙烯直接接触,因温度高而造成苯乙烯聚合，塔底管线被聚合物堵塞，分离（精馏）系统停工，苯乙烯装置全线停工。2016年1月22日已发现塔T-6402顶带水，判断存在换热器泄漏，但因存在恒沸蒸发器和再沸器均有水相，不能确定具体泄漏位置。在能够维持生产的情况下没有进一步采取相应处理措施，导致泄漏危害扩大，最终导致乙苯/苯乙烯塔下部苯乙烯聚合严重堵塞，装置被迫停工。
再沸器内漏原因：再沸器E-6406设计负荷过大，装置运行过程凝结水罐液位高，在2015年6月以前至少累计19个月液位超过90%,长时间处于高水位状态，产生“水击”损坏并内漏。
2.4 尾气压缩机出口管线聚合问题
2014 年 5 月，巴陵石化苯乙烯装置检修。在检修期间发现尾气压缩机出口单向阀前后管线以及后冷器发现大量的聚合物。经过样品分析，聚合物的主成分为聚苯乙烯。考虑到催化剂运行后期，伴随着副产物的增加，会加剧聚合的发生，严重会堵塞管线导致装置停工。
2.5 公用工程的影响
苯乙烯装置的公用工程多来自外部单位。当公用工程单位生产出现故障或者发生变动时，苯乙烯装置也会受到影响，甚至会被迫停车。苯乙烯装置自开工运行以来，因公用工程问题发生的紧急停工多达4次。同时紧急停工对催化剂长周期运行也会造成影响。
3 苯乙烯装置长周期运行的措施（建议）
3.1 蒸汽过热炉问题
（1）使用脱硫干气作为蒸汽过热炉燃料，降低燃料气含硫量到设计水平，大大降低烟气露点腐蚀温度。2013年9月干气脱硫装置投用，干气硫含量控制在20 mg/m3以下，满足蒸汽过热炉燃料使用要求。使用脱硫燃料后，2013年以后未再出现设备腐蚀情况。
（2）针对烟气中水汽冲刷对流段衬里的问题，采取措施提高烟气排烟温度至85℃以上，减少烟气中水汽含量。
3.2 空冷器管线聚合堵塞问题
（1）保证苯乙烯装置原料合格，不加工指标不合格的乙苯，特别是二乙苯含量高的乙苯原料。
（2）建议根据催化剂使用寿命安排苯乙烯装置生产运行周期，催化剂使用到期后，可根据使用状态适当延期使用，但不建议大幅延长使用时间。
（3）如果有针对性的阻聚剂，建议于催化剂使用后期在空冷器前注入。
3.3 精馏系统防苯乙烯聚合
（1）消除乙苯/苯乙烯塔再沸器设计缺陷：对再沸器负荷重新核算，蒸汽入口处减少列管数，增加支撑，改防冲板为防冲管束；再沸器加热蒸汽管线增加流量调节阀，蒸汽凝液增加输送泵，防止水击冲击。
（2）正确判断再沸器内漏及塔内带水现象，出现异常立即处理，防止苯乙烯在塔内及管线内严重聚合导致停工。
3.4 尾气压缩机出口管线聚合问题
为防止苯乙烯在尾气压缩机系统聚合堵塞管道，2014年装置检修后在尾气压缩机系统增加阻聚剂注入流程，注入阻聚剂。
2017年装置大修，拆开压缩机出口管线及后冷器检查，未发现明显聚合物，说明注入阻聚剂防聚合措施非常有效。
3.5 降低公用工程的影响因素
影响苯乙烯装置运行的公用工程主要因素有蒸汽、电、燃料干气等。在实际运行过程中应全力保障公用工程的正常运行，此外，还应密切关注施工环境和天气变化，确保供给的稳定性和可靠性。
4 结语
苯乙烯装置长周期运行出现了蒸汽过热炉、空冷器堵塞、精馏系统聚合及压缩机出口管线聚合等问题。本文分析了这些问题出现的原因，并提出了针对性的措施，希望能够提高苯乙烯装置的运行稳定性，延长装置的运行周期，提高生产的经济和社会效益。
参考文献：
[1] 侯西锋. 苯乙烯装置优化运行研究，上海师范大学
[2]张 振.苯乙烯装置尾气压缩机系统长周期运行研究及对策，现代化工， 2019,39(05)