孟凡月，馬琳琳，董 鵬，江 琳，郭景龍

(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司尼龍廠(chǎng)，遼陽(yáng) 111003)

遼陽(yáng)石化己二酸裝置采用硝酸氧化法，即以環(huán)己醇和環(huán)己酮為原料，經(jīng)硝酸氧化生產(chǎn)粗己二酸，再經(jīng)過(guò)脫色、結(jié)晶、分離、干燥后制得精己二酸。精己二酸的水分、色度及硝酸鹽含量是比較關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)，如果這3項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，不僅外觀發(fā)黃、物料結(jié)塊，直接影響產(chǎn)品外在形象，而且會(huì)對(duì)客戶(hù)的后續(xù)生產(chǎn)造成極大影響，因此控制精己二酸產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)中的主要研究方向。

1 工藝簡(jiǎn)介

以銅和釩作為催化劑，由環(huán)己醇和環(huán)己酮的混合物經(jīng)硝酸氧化制得己二酸混合物［1］。生成的己二酸混合物經(jīng)結(jié)晶、濃縮、離心分離得到工業(yè)級(jí)己二酸，工業(yè)級(jí)己二酸經(jīng)溶解、活性炭脫色、過(guò)濾、結(jié)晶、濃縮、離心、干燥、包裝后得到成品精己二酸。

2 產(chǎn)品中水分的影響因素

2.1 結(jié)晶工序

精己二酸結(jié)晶器是典型的CMSMPR多級(jí)閃蒸器，具有全混懸浮、全混出料、連續(xù)結(jié)晶的特點(diǎn)。在結(jié)晶過(guò)程中，各室溫度、晶種回流量等操作參數(shù)會(huì)影響己二酸的晶體粒度及晶體粒度分布。若出現(xiàn)晶體粒度過(guò)小、晶體粒度分布廣等情況，后續(xù)的干燥操作將變得十分困難［2］。

精己二酸結(jié)晶器共有12個(gè)分隔室，其中第2室接收一定量的回流漿料，回流漿料中的結(jié)晶粒子作為結(jié)晶晶種。結(jié)晶器操作時(shí)最重要的是控制各結(jié)晶室的溫度和回流比。實(shí)際生產(chǎn)操作情況與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)結(jié)晶器進(jìn)料的結(jié)晶點(diǎn)在(78±2)℃、第1室操作溫度在(81±2)℃、第2室溫度在80～81℃、結(jié)晶器第3～12室溫度均勻下降、回流比為10%～12%的情況下，結(jié)晶產(chǎn)品中細(xì)小粒子的數(shù)量降低，粒子分布較好，平均粒子尺寸增大，結(jié)晶質(zhì)量較好，有利于后續(xù)濃縮離心工序的運(yùn)行。

2.2 濃縮離心工序

濃縮離心工序控制著后續(xù)干燥工序的進(jìn)料情況。如果增濃器出料較稀，在己二酸漿料離心脫水過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致物料中殘留母液水過(guò)多，進(jìn)入后續(xù)干燥工序后，容易造成物料結(jié)塊，干燥效果不理想;如果增濃器出料較濃，會(huì)導(dǎo)致出料不暢，造成離心機(jī)下料功率波動(dòng)，同樣在脫水過(guò)程中殘留水量過(guò)多，影響后續(xù)干燥效果。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出，增濃器重度控制在7.8 t時(shí)，出料濃度較合適，出料順暢［3］。

離心機(jī)的推料次數(shù)對(duì)成品精己二酸中的水分及硝酸鹽含量也影響較大。為確定最佳操作條件，對(duì)離心機(jī)推料次數(shù)進(jìn)行調(diào)整實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。在離心機(jī)進(jìn)料功率等其他條件不變的情況下，離心機(jī)推料次數(shù)對(duì)成品色度影響不大，但對(duì)成品的含水量及硝酸鹽含量影響較大。推料次數(shù)控制在58次/min時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量較好，水分和硝酸鹽含量都控制在較低水平。

表1 離心機(jī)推料次數(shù)對(duì)成品中水分及硝酸鹽含量的影響

2.3 干燥工序

目前己二酸干燥采用干燥塔和流化床2種干燥方法。以流化床為例，流化床的風(fēng)速、風(fēng)溫的控制對(duì)水分的影響至關(guān)重要。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到臨界流化速度時(shí)，己二酸顆粒開(kāi)始懸浮于上升的氣流中，物料中的水分被氣流帶走達(dá)到干燥的效果，風(fēng)速越大，流化床床層越高;當(dāng)風(fēng)速產(chǎn)生的浮力大于己二酸顆粒重量時(shí)，己二酸顆粒將被氣流帶走，隨著風(fēng)速的增大，氣流夾帶的己二酸物料也增多。因此，流化風(fēng)速必須維持在一定的范圍，既要使物料能夠流化，達(dá)到干燥效果，又要使床層高度處在控制范圍內(nèi)，避免己二酸被過(guò)多帶走，影響產(chǎn)品收率。

為確定流化床最佳控制參數(shù)，以己二酸產(chǎn)品中的水分以及產(chǎn)品收率為指標(biāo)，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。流化床進(jìn)風(fēng)量在3.5×104m3/h時(shí)，風(fēng)量不足，物料未得到充分流化，水分偏高，即使相應(yīng)升高進(jìn)風(fēng)溫度，對(duì)產(chǎn)品水分影響也有限，部分物料板結(jié)在流化床內(nèi)，收率偏低;進(jìn)風(fēng)量為4.0×104m3/h時(shí)，流化效果明顯，水分達(dá)到控制指標(biāo)要求，收率95%，相應(yīng)升高進(jìn)風(fēng)溫度，對(duì)干燥效果影響不大;進(jìn)風(fēng)量為4.5×104m3/h時(shí)，干燥效果同樣達(dá)到控制要求，但是風(fēng)量明顯過(guò)大，流化床層過(guò)高，帶走過(guò)多己二酸，產(chǎn)品收率明顯下降。因此，將流化床進(jìn)風(fēng)量控制在4×104m3/h，進(jìn)風(fēng)溫度控制在156～160℃時(shí)，干燥效果最好，收率最高。

表2 流化床風(fēng)量及進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)產(chǎn)品的影響

3 色度影響因素

3.1 吸附效果

在活性炭處理罐內(nèi)活性炭與粗己二酸混合，通過(guò)吸附作用去除雜質(zhì)，其吸附效果將直接影響精己二酸產(chǎn)品的色度。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)吸附效果差主要有以下幾種原因:

(1)活性炭處理罐內(nèi)溶液混合不均，活性炭易在罐底形成沉淀，不能與粗酸充分接觸，影響吸附效果。為解決混合不均問(wèn)題，實(shí)際生產(chǎn)中在罐底部增加一根公用風(fēng)管，不斷通入公用風(fēng)，減少活性炭的沉積，使其與粗酸充分混合接觸，增強(qiáng)其吸附能力。

(2)活性炭粒度大小不均，雜質(zhì)較多，吸附能力差異較大，影響吸附效果。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，確定本裝置適用的活性炭的規(guī)格指標(biāo)如表3所示［4］。

表3 活性炭規(guī)格指標(biāo)

3.2 活性炭加量

在生產(chǎn)負(fù)荷為200 t/d時(shí)，對(duì)活性炭加量進(jìn)行調(diào)整，并取樣分析，得出最佳配制方案，結(jié)果見(jiàn)表4?；钚蕴考恿繛?0 kg/d時(shí)，色度明顯超標(biāo)，表明活性炭加量過(guò)少;活性炭加量為100 kg/d時(shí)，色度明顯下降，產(chǎn)品質(zhì)量基本達(dá)標(biāo);當(dāng)活性炭加量為120 kg/d時(shí)，色度降至1，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)級(jí)品指標(biāo)，但繼續(xù)加入活性炭時(shí)，對(duì)其色度影響不大。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，活性炭加量約為120 kg/d。

表4 活性炭加量對(duì)色度的影響

3.3 外界因素

外界因素的影響主要是因離心機(jī)故障，潤(rùn)滑油泄漏進(jìn)入系統(tǒng)中，與己二酸料液混合，經(jīng)離心機(jī)離心作用，一部分附著在己二酸物料表面，另一部分隨母液水回流至緩沖罐R404內(nèi)，繼續(xù)向下游工序進(jìn)料，進(jìn)而造成色度超標(biāo)。

為避免因離心機(jī)故障而影響產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)中必須做到以下幾點(diǎn):(1)保證設(shè)備檢修質(zhì)量，避免因設(shè)備檢修問(wèn)題影響產(chǎn)品質(zhì)量;(2)加強(qiáng)設(shè)備巡檢和日常維護(hù);(3)與分析人員及時(shí)溝通，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

4 硝酸鹽含量影響因素

影響產(chǎn)品硝酸鹽含量的主要因素是粗酸洗滌效果和精酸洗滌效果，洗滌效果直接決定產(chǎn)品的硝酸鹽含量。分別對(duì)粗酸離心機(jī)和精酸離心機(jī)的洗滌效果進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 離心機(jī)洗滌效果比較

粗酸洗滌過(guò)程中，隨著洗滌水量的增大，硝酸鹽含量逐漸減少，但水量達(dá)到1∶1時(shí)，硝酸鹽含量反而升高，這是因?yàn)橄礈焖窟^(guò)大時(shí)，母液水不能及時(shí)排出，洗滌后的粗酸重新被含硝酸鹽的水浸泡，硝酸鹽含量反而升高;精酸洗滌過(guò)程中，隨著洗滌水量的增大，硝酸鹽含量逐漸降低，但實(shí)際生產(chǎn)中不能無(wú)限加大洗滌水量，因?yàn)橄礈焖窟^(guò)大時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品水分，增大單耗。

5 實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題

(1)由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，結(jié)晶器內(nèi)部會(huì)逐漸結(jié)疤，疤塊過(guò)大時(shí)會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此在實(shí)際生產(chǎn)中需要定期清疤，而清疤過(guò)程中物料結(jié)晶會(huì)受影響。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)晶器清疤時(shí)應(yīng)適當(dāng)降負(fù)荷，降低對(duì)干燥工序的影響。

(2)流化床實(shí)際操作中應(yīng)該避免增濃器出料過(guò)稀及離心機(jī)下料量過(guò)大，一旦離心機(jī)下料較稠，物料在流化床內(nèi)板結(jié)，影響流化床干燥操作，甚至造成死床。

(3)活性炭加量應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷隨時(shí)調(diào)整，靈活變化。

(4)離心機(jī)洗滌水不可無(wú)限加大，過(guò)度增大洗滌水量，不但會(huì)影響產(chǎn)品水分，而且母液水量過(guò)大會(huì)對(duì)硝酸回收工序造成較大壓力，實(shí)際生產(chǎn)中以洗滌效果理想、達(dá)到控制指標(biāo)即可。

6 結(jié)論

實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)控制結(jié)晶器溫度及回流比、增濃器重度、離心機(jī)下料、流化床風(fēng)量及溫度等可有效控制產(chǎn)品水分;通過(guò)控制活性炭投入量、使活性炭與粗酸充分?jǐn)嚢?，可有效控制產(chǎn)品色度;通過(guò)控制離心機(jī)洗滌水量、可有效控制產(chǎn)品的硝酸鹽含量。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可避免產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。

［1］遼陽(yáng)石化.新己二酸裝置操作規(guī)程［M］.2011.

［2］周禹君.流化床干燥己二酸影響因素的探討［J］.干燥技術(shù)與設(shè)備，2009(7):283.

［3］包紅.關(guān)于降低精己二酸色度、硝酸鹽含量的探討［J］.遼陽(yáng)石油化工高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2000，16(3):23－26.

［4］Liu C H，Zhang D H，Sun C G，et al.The modeling and simulation of a multistage crystallizer［J］.The Chemical Engineering Journal，1991，46(1):9 －14.