浅析降低脱气塔胶乳游苯含量及化污游苯含量

蒋攀  ,乔军

兰州石化公司合成橡胶厂   甘肃省兰州市  730060

【摘要】在兰州石化15万吨/年丁苯橡胶装置运行过程中发现，脱气塔塔盘漏液现象严重，造成蒸汽加量大，在正常蒸汽加量情况下，脱气后胶乳中的游离苯乙烯含量高。苯乙烯与水分离效果差，自滗析器排出的水发白，化污水中苯乙烯含量较高。本文主要介绍了装置降低脱气塔胶乳游苯含量及化污游苯含量的处理方法及取得的成效。

【关键字】脱气塔；游苯；胶乳；化污

0  引言

兰州石化公司15万吨/年丁苯橡胶装置采用的是低温乳液聚合工艺，为减少胶乳支化交联，保证产品物性，15万吨/年丁苯橡胶装置聚合转化率控制在66%～72%之间，这就意味在聚合反应结束后，约有质量分数为28%～34%的单体未参与反应，需要通过单体回收单元进行脱出回收。首先，利用微正压和负压两级闪蒸将胶乳中未反应的丁二烯进行闪蒸，经闪蒸脱除丁二烯后的胶乳送至脱气塔顶部，利用真空水蒸汽蒸馏的原理，与自塔底通入的饱和湿润蒸汽逆流接触进行传质和传热，塔顶气相主要由水、苯乙烯、少量的丁二烯及胶乳组成，塔底流出的胶乳即为游苯含量≤0.1%（质量分数）的脱气胶乳。塔顶气相经泡沫分离器进行气液分离，液相返回脱气塔内，气相经过循环水冷凝器和氨冷凝器二级冷凝后，冷凝液流至苯乙烯滗淅器进行沉降分离，上层苯乙烯流入苯乙烯受槽，下层污水从侧面进入二级苯乙烯滗淅器进行二次沉降，分离污水进入下游污水处理装置。为了降低脱气后胶乳中的游离苯乙烯含量，本装置采用了双塔串联工艺，通过两级脱气塔，使胶乳中的游离苯乙烯含量进一步降低。

1、脱气塔胶乳游苯含量及化污游苯含量高的原因

1.1.苯乙烯脱气塔为筛板塔，直径为3m，有11块塔盘。运行中发现在正常蒸汽加量条件下，塔盘压差小，达不到正常范围，说明塔盘漏液现象严重，从塔视镜即可直接观察到该现象。再加大蒸汽量，则由于塔汽量太大，使塔顶雾沫夹带现象严重，造成塔顶脱出的苯乙烯水中夹带胶乳分子。由此又导致化污水中的乳化剂量增加，使化污水中苯乙烯溶解度增高，化污水游离苯乙烯增加。

1.2苯乙烯脱气塔系统为双塔串联操作，其中一塔脱出80%左右的苯乙烯，二塔脱出胶乳中剩余部分。由于塔内部结构的不同配置，苯乙烯脱气塔泡沫分离器（V-412）捕集下来的胶乳靠位差自流入对应2塔中部。由于V-412捕集下来的胶乳含有大量苯乙烯液体，对2塔加重了生产负荷降低了脱出效率，造成胶乳中游离苯乙烯含量的增加和塔蒸汽用量的消耗。

1.3 本装置是利用真空水蒸气蒸馏法以脱除其中的苯乙烯，因此苯乙烯回收过程中的难点主要是脱除效率和分离效率。

脱除效率主要是在于脱气塔设计及工艺参数的控制。分离效率主要在于气相的组成，冷凝效果及沉降分离的稳定性。在生产过程中，我们发现装置污水COD值及游离苯乙烯含量长期超标。大量的苯乙烯被排放至化污，不仅造成了资源的极大浪费，使装置的能物耗无法达到设计指标，提高了生产成本，不利于创造更高的生产效益；其次，增加了对环境的污染及下游污水处理装置的负担。

苯乙烯脱气塔顶部构造，塔顶喷淋嘴设置在塔顶中央位置，脱盐水经过喷嘴的扩散作用形成立体圆锥状的水柱，水层的厚度从中心到边缘逐渐减小，气相与液相相互接触的表面逐渐减小，捕集效果逐渐变差，未能充分发挥喷淋的捕集效果。为了改善并解决以上问题，遂对脱气塔喷淋进行了移位改造。

2.脱气塔胶乳游苯含量及化污游苯含量高的解决方案

2.1塔盘开孔率改造。根据一、二塔塔盘运行状态对比和塔盘漏液状态分析，该现象在第二脱气塔中表现得更加明显。特建议将二塔塔盘重新计算开孔率更换塔盘，将开孔率从2.59%降至2.03%，投入生产考核，观察塔盘漏液程度，对比塔盘效率提升程度和脱气塔整体运行状态。

2.2捕集器放水管线改造。现将捕集器放水管线改至一塔中部，使捕集下来的胶乳中游离苯乙烯进行充分脱除，降低400单元脱气后胶乳中游离苯乙烯含量，减少2塔蒸汽用量，减轻脱气塔内胶乳结胶，延长脱气塔使用周期。如下图所示：

2.3苯乙烯脱气塔顶部喷淋系统进行移位改造。将其从塔顶正中央移至气相上升的一侧，此时喷淋嘴扩散喷出的脱盐水可以有效的与气相互相接触，扩大了两者接触面积与接触时间，提高了喷淋水对气相雾沫的捕集效果，减少了雾沫夹带（雾沫主要是胶乳泡沫，含有皂液，不利于水与苯乙烯的分离），降低了污水游离苯乙烯含量和COD值。

3、实施效果

通过以上措施，脱气塔整体运行状态良好。脱气塔塔盘气液平衡状态稳定，脱气后胶乳游离苯乙烯含量从0.083%降至0.072 %，下降了0.011 %；脱气塔的蒸汽加量从3.75 t/h降至3.61t/h，下降了0.14t/h，且脱气塔塔顶雾沫夹带的问题得到了有效解决，化污苯乙烯含量从0.0354 %降至0.0306%，污水COD值有了比较明显的变化，从改造前的平均值1263.95mg/l降至改造后的平均值1063.03mg/l，降低了200mg/l左右，化污游离苯乙烯含量与COD值得到一定程度的降低，说明改造取得了不错的效果。

4、经济效益预测

措施实施后，每套脱气塔节约低压蒸汽0.14t/h，胶乳游离苯乙烯含量降低0.011%，按年生产8000小时计算，两条生产线年节约蒸汽成本29.1万元，节约回收苯乙烯成本5.78万元。

总计： 29.1万元+5.78万元=34.88万元

5、结论

脱气塔改造后取得了满意的效果，但胶乳中和化污水中苯乙烯含量与体系温度、真空度、聚合转化率及生产负荷等因素有直接关系，在生产过程中，可通过不断优化工艺条件以达到最佳效果。对脱气塔还要不断积累运行参数，通过对不同工况条件下的运行参数进行计算对比分析，为下一步进行技术改造提供可靠的技术支持。