张欣欣 于东林 常福成

（1.吉林石化公司 吉林吉林 2.吉林化工学院机电工程学院 吉林吉林）

一、前言

丙烯酸丁酯应用广泛，在工业上多采用丙烯酸与丁醇在浓硫酸催化下酯化合成。一般工艺是原料丁醇经脱水塔流入第一酯化反应器，原料丙烯酸和催化剂在管道混合后经换热器加热后进入第一酯化反应器与丁醇混合后，依次经过两个串联着的反应器，两台反应器采用低压蒸汽加热，反应生成的水和未反应的丁醇一起被蒸馏至脱水塔，丁醇通过脱水塔自流至第一反应器循环使用，直至丙烯酸转化为丙烯酸丁酯的反应在第二酯化反应器B区内完成，反应后的粗液进入后续系统提纯，工艺流程如图1所示。反应器内部气相空间物料冷凝后因无阻聚剂而易发生聚合。喷淋装置作用在于物料发生相变过程后，防止物料在反应器顶部长时间停留、积聚而引发聚合。原内置式喷淋装置因无法在线清理堵塞的喷嘴和管线，而必须装置停车处理。

二、操作与运行维护特点

丁酯单元反应器设置有喷淋管，改造前反应器喷淋管线为反应器出料泵脱气管线，管线经反应器上部进入，沿反应器轴向布置喷淋管线，分接喷淋接头，如图2所示。由于喷淋物为反应物料（介质：丙烯酸丁酯+丁醇+丙烯酸），反应器顶部空间气相易发生相变而比较容易聚合，造成喷淋孔堵塞，使生产工艺不平稳，控制与操作难度加大；由于反应器喷嘴为固定内装式，正常开车时无法拆卸清洗，一旦堵塞就需要停车处理，喷淋孔清理比较困难，同时清理过程会造成物料损失严重。

图2 改造前反应器喷淋布置

图1 丙烯酸丁酯的工艺流程

三、改造方案

将原来单元反应器喷淋主管线移到反应器外，外置的喷淋主管线为加接管线，不再使用原来的脱气管线；每个喷淋头单独接外置的喷淋支管线；原来喷淋装置只在主管线安装一块压力表，改为每个喷淋头支管线安装压力表和阀门；在喷淋管线进入反应器处开孔接喷淋管，并安装法兰，对反应器进行开孔补强（接管补强）；带法兰的补强管作为喷淋管进入反应器的套管，喷淋管加装带有密封结构的法兰和补强接管法兰对接。改造后的喷淋布置如图3所示。

图3 改造后反应器喷淋布置

四、方案实施

由工艺可知，所需喷淋压力为0.3 MPa，温度90℃，喷淋物料量2600 kg/h。经工艺核算，在反应A区装4个喷淋量为300 kg/h的喷淋头，B区装2个喷淋量为700 kg/h的喷淋头；喷淋头选用316L制造，喷淋角度120°，喷嘴距反应器高度350 mm。喷嘴与DN15的支管线使用外螺纹连接，为便于检修安装，喷嘴最大尺寸不超过反应器接管补强套管内径35 mm。总喷淋管安装压力表和流量计。喷淋支管线与反应器开孔法兰的对接密封结构如图4所示。

改造后，为方便巡检和维护检修，原有反应器平台做相应改造。改造后的反应器喷淋装置及平台如图5所示。

图4 对接法兰密封结构

图5 改造后的反应器喷淋装置及平台

五、改造效果

改造后，每个喷嘴外置支管线安装有压力表，喷嘴是否堵塞，从每个支管线的压力表压力情况来判断比较容易。当某个喷嘴堵塞，不需要停车，可以经带密封的补强套管取出喷嘴，对堵塞的喷嘴进行清洗或更换。改造后反应器喷淋管线运行良好，聚合物较少，运行周期延长至10个月（原3个月），全年可减少停车2次（原3～4次）。全年增加丁酯产量324 t。减少清理过滤器造成的物料损失15.9 t。以丙烯酸丁酯每吨平均销售价格8200元计算,全年创效益278.71万元。