朱炳梅，陳 輝，季新躍

(1.無(wú)錫市恒禾工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，江蘇無(wú)錫 214031;2.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南平頂山 467013)

環(huán)己醇催化劑再生系統(tǒng)單向閥及管路的技術(shù)改造

朱炳梅1，陳 輝2，季新躍1

(1.無(wú)錫市恒禾工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，江蘇無(wú)錫 214031;2.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南平頂山 467013)

在引進(jìn)的環(huán)己醇生產(chǎn)裝置中，對(duì)苯加氫催化劑再生系統(tǒng)的單向閥和管路進(jìn)行優(yōu)化改造，采用定位臺(tái)階固定單向閥、將泵的出口管線由單線改為雙線、采用低溫水強(qiáng)化泵體降溫等措施，有效解決了輸送料液造成的單向閥頻繁破裂、附屬管線堵塞、輸送泵工作不穩(wěn)定等問(wèn)題，使裝置具備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的條件，取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

單向閥;定位臺(tái)階;強(qiáng)化降溫;雙支管路

0 前言

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置是河南神馬尼龍化工公司引進(jìn)的核心裝置之一，也是世界上第二套實(shí)現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)行的環(huán)己醇生產(chǎn)線，采用的是日本旭化成公司開(kāi)發(fā)的“苯部分加氫”生產(chǎn)工藝，該系統(tǒng)的核心部分為以苯和氫氣為原料，在釕—鋅催化劑的作用下，經(jīng)過(guò)部分加氫反應(yīng)制得環(huán)己烯產(chǎn)品及環(huán)己烷副產(chǎn)品，該工藝較傳統(tǒng)的環(huán)己烷氧化工藝，具有操作平穩(wěn)、安全環(huán)保、收率高、成本低的特點(diǎn)。在引進(jìn)技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)改造和自主創(chuàng)新，不斷完善整套工藝技術(shù)，大幅度提升了裝置的技術(shù)水平和國(guó)產(chǎn)化率，特別是苯部分加氫催化劑和催化劑再生工藝已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，該裝置迄今為止在環(huán)己醇(酮)生產(chǎn)領(lǐng)域，仍然代表當(dāng)今世界先進(jìn)水平，該企業(yè)是我國(guó)環(huán)己醇產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究的核心基地和國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。本文所述技術(shù)改造是針對(duì)連續(xù)化苯加氫催化劑再生系統(tǒng)進(jìn)行的。

環(huán)己醇生產(chǎn)工藝中的催化劑再生工序，是將一部分催化劑漿液從苯加氫反應(yīng)系統(tǒng)抽到加氫催化劑再生罐中，通過(guò)除油、氧化處理、煮沸、曝氣等再生處理，以恢復(fù)加氫催化劑活性，然后返回到苯加氫反應(yīng)系統(tǒng)中，使催化劑得以重復(fù)利用。在引進(jìn)技術(shù)中，裝置的催化劑再生系統(tǒng)采用間歇式工藝，再生周期短催化劑活性不能完全恢復(fù)，且設(shè)備處理能力低。為克服引進(jìn)技術(shù)中催化劑間歇再生工藝的種種缺陷，企業(yè)自主設(shè)計(jì)了催化劑連續(xù)再生流程和設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，投入使用后催化劑再生效果良好。在運(yùn)行磨合期間，也暴露出了一些問(wèn)題，如單向閥頻繁破裂損壞密封失效、泵體溫度偏高影響運(yùn)行、管路出現(xiàn)堵塞等，使得維修次數(shù)猛增，造成該工序頻頻停車，嚴(yán)重影響了設(shè)備的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。究其原因，主要是由于加氫催化劑漿液中，液相與微顆粒共存且高溫的特殊物性，加之單向閥體結(jié)構(gòu)和管路設(shè)置不合理，以及泵體運(yùn)行溫度偏高所致，如何用經(jīng)濟(jì)合理的工藝技術(shù)解決上述問(wèn)題，是本次技改的關(guān)鍵所在。

1 工藝過(guò)程

苯加氫生產(chǎn)系統(tǒng)是將苯接收器中預(yù)處理過(guò)的苯和用以調(diào)整催化劑漿液的高純水混合，經(jīng)進(jìn)料泵升壓后，進(jìn)入第一加氫反應(yīng)器底部的液體分散器內(nèi)，氫氣經(jīng)壓縮機(jī)至第一、二加氫反應(yīng)器底部的氣體分散器內(nèi)，催化劑漿液從加氫沉降槽由循環(huán)泵送入反應(yīng)器，通過(guò)反應(yīng)器攪拌使苯、氫氣和催化劑漿液均勻混合進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的物料和催化劑漿液的混合物在第一加氫反應(yīng)器內(nèi)從下向上流動(dòng)，越過(guò)上部的溢流堰，

利用液位差進(jìn)入第二加氫反應(yīng)器底部的液體分布器，并與通入的氫氣進(jìn)一步進(jìn)行加氫反應(yīng)，最后經(jīng)溢流堰到加氫反應(yīng)液沉降槽中靜置分離，相對(duì)密度小的油相送至裝置后處理系統(tǒng)的加氫閃蒸槽，相對(duì)密度大的催化劑漿液由循環(huán)泵抽出返回到第一加氫反應(yīng)器。

2 技改方案

針對(duì)影響加氫催化劑再生系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行影響比較大的問(wèn)題，著重從三個(gè)方面進(jìn)行了整改。

2.1 單向閥

改造前，單向閥的連接結(jié)構(gòu)和密封面的設(shè)置比較簡(jiǎn)單，未很好地考慮單向閥體的固定連接。當(dāng)帶有脈沖的料液流經(jīng)單向閥時(shí)，閥體中的閥球往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)而損傷閥座及閥芯密封面，加上管路系統(tǒng)因脈沖液流引起的振動(dòng)，造成單向閥頻繁破裂和密封失效(見(jiàn)圖1所示)。

圖1 改造前進(jìn)出口單向閥

改造后的單向閥體結(jié)構(gòu)，借鑒了凹凸面法蘭的密封結(jié)構(gòu)形式，并強(qiáng)化和利用閥體結(jié)構(gòu)上的定位臺(tái)階將單向閥固定在泵體上，既有效地改善了密封面的密封效果，又有效地緩解閥球運(yùn)動(dòng)所引起的振動(dòng)，大大地改善了單向閥閥座破裂和密封面失效的現(xiàn)象(見(jiàn)圖2、圖3所示)。

2.2 管路系統(tǒng)

圖4所示為技改前的管路設(shè)計(jì)，催化劑再生系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，兩個(gè)循環(huán)泵輸送的催化劑料液，通過(guò)一個(gè)三通合為一路管線進(jìn)入催化劑再生罐，是常規(guī)的管道設(shè)置思路。運(yùn)行過(guò)程中，這段管線中含有固液二相的催化劑料液在三通附近，由于液流流型改變形成渦流，使催化劑料液中顆粒物在管路中沉積，造成出口管線頻繁堵塞，嚴(yán)重影響循環(huán)泵的輸送量。

圖2 改造后進(jìn)口單向閥

圖3 改造后出口單向閥

改造后管線將兩個(gè)循環(huán)泵的出口管線分兩路，直接進(jìn)入催化劑再生罐，并設(shè)置了高純水沖洗口，對(duì)再生泵底部管路適時(shí)沖洗，有效解決了管路堵塞的問(wèn)題，如圖5所示。

圖4 催化劑再生泵出口管線改造前

圖5 催化劑再生泵出口管線改造后

2.3 泵冷卻系統(tǒng)

將泵的冷卻用冷媒由常規(guī)的循環(huán)冷卻水，改為入口溫度為5℃的低溫水，降低了泵體的運(yùn)行溫度，保證了泵的使用性能，如圖6所示。

3 實(shí)施效果

3.1 運(yùn)行效果

經(jīng)過(guò)本次技改，催化劑再生系統(tǒng)的可靠運(yùn)行周期由原來(lái)的檢維修頻次2次/月，提高到≤1次/季，基本上達(dá)到了本次技改的目標(biāo)。

圖6 催化劑再生泵的冷凍水管路

3.2 技改經(jīng)濟(jì)效果

檢維修費(fèi)用:催化劑再生系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中催化劑再生設(shè)備每次維修費(fèi)用約需13.886 6萬(wàn)元。技改前檢維修頻次2次/月，改造后降至1次/季度，每年可節(jié)約維修費(fèi)277.732萬(wàn)元。

減少檢維修時(shí)間創(chuàng)造的價(jià)值:按檢維修時(shí)間1 d/次計(jì)算，環(huán)己醇裝置產(chǎn)量170 t/d，每噸1萬(wàn)元，每年挽回經(jīng)濟(jì)損失3 400萬(wàn)元。減少催化劑的損失:每次檢維修損失的加氫催化劑約2 kg，加氫催化劑的價(jià)格為5萬(wàn)元/kg，每年可減少經(jīng)濟(jì)損失200萬(wàn)元。

4 結(jié)論

將引進(jìn)技術(shù)中苯加氫催化劑再生系統(tǒng)的間歇式工藝設(shè)備進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，采用自主設(shè)計(jì)的連續(xù)化再生工藝，解決了國(guó)產(chǎn)化設(shè)備在磨合期間出現(xiàn)的單向閥頻繁破裂、泵體溫度偏高運(yùn)行不穩(wěn)定、附屬管線易堵塞等諸多問(wèn)題，使催化劑再生系統(tǒng)設(shè)備處理能力和自動(dòng)化水平大幅度提高，再生周期縮短，工藝設(shè)備具備了長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的條件，實(shí)現(xiàn)了引進(jìn)技術(shù)核心設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)新，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

TQ050.2

B

1003-3467(2015)10-0053-03

2015-07-25

朱炳梅(1962-)，女，高級(jí)工程師，從事化工工程咨詢、設(shè)計(jì)和管理工作，電話:13861710839;聯(lián)系人:季新躍(1959-)，男，高級(jí)工程師，從事化工工程設(shè)計(jì)和管理工作，電話:1592785856。