王海軍，羅 巖，周學(xué)軍

(湖北三寧化工股份有限公司，湖北 枝江 443206)

己內(nèi)酰胺加氫工藝在國(guó)內(nèi)的研究比較多，但是研究的主要方向都是30%己內(nèi)酰胺水溶液加氫工藝的優(yōu)化，即壓力、溫度、氫/液比、空速等對(duì)加氫效果的影響及最優(yōu)化的控制指標(biāo)[1-2]。只有羅耀邦等[3]對(duì)高濃度己內(nèi)酰胺水溶液進(jìn)行了研究，但是他們?cè)谠囼?yàn)中只注重加氫后的PM值，即以PM的提高來(lái)判定最終產(chǎn)品的質(zhì)量，而沒有分析其他己內(nèi)酰胺指標(biāo)的變化。本文使用己內(nèi)酰胺精制工序中水萃取塔萃取后的30%己內(nèi)酰胺水溶液為原料制取熔融態(tài)己內(nèi)酰胺，再經(jīng)過加氫、預(yù)蒸餾、蒸餾直接制得產(chǎn)品己內(nèi)酰胺。通過對(duì)產(chǎn)品己內(nèi)酰胺各項(xiàng)指標(biāo)的分析來(lái)研究熔融態(tài)己內(nèi)酰胺加氫工藝的可行性以及對(duì)產(chǎn)品己內(nèi)酰胺質(zhì)量的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 中試原料及設(shè)備

原料：己內(nèi)酰胺中間品(湖北三寧化工股份有限公司)、氫氣、加氫催化劑，具體參數(shù)如表1所示。

表1試驗(yàn)藥品一覽表
Table1List of experimental drugs

藥品名稱分子式分子量規(guī)格來(lái)源己內(nèi)酰胺水溶液C6H11NO113.130%工業(yè)裝置氫氣H22≥99.5%工業(yè)裝置加氫催化劑--FAMC-1900A上海盛邦化工

中試設(shè)備：精餾塔、分離罐、閃蒸罐、固定床加氫塔、預(yù)蒸餾塔、蒸餾塔等，具體參數(shù)如表2所示。

1.2 中試步驟

原料以穩(wěn)定的流量連續(xù)送入精餾塔；精餾塔緩慢升溫至塔釜溫度120 ℃；精餾塔釜液進(jìn)入分離罐前被加熱至125 ℃，物料在表壓為-82 kPa的分離罐內(nèi)分離絕大部分水分；分離罐內(nèi)的物料通過壓差被送至表壓為-98 kPa的閃蒸罐，閃蒸后的己內(nèi)酰胺濃度達(dá)到99.5%；閃蒸后的己內(nèi)酰胺送至固定床加氫塔并加入氫氣反應(yīng)；加氫后的己內(nèi)酰胺送至預(yù)蒸餾塔，在高真空下蒸發(fā)部分己內(nèi)酰胺并冷凝，取冷凝的餾分分析其品質(zhì)；預(yù)蒸餾塔釜液送至蒸餾塔，在高真空下蒸發(fā)部分己內(nèi)酰胺并冷凝，取冷凝的餾分分析己內(nèi)酰胺的質(zhì)量。具體工藝流程如圖1所示。

表2 中試設(shè)備一覽表Table 2 List of pilot test equipment

圖1 固定床加氫工藝流程圖Fig.1 Flow chart of fixed bed hydrogenation process

2 結(jié)果與討論

在穩(wěn)定固定床加氫塔的工藝條件下(具體指標(biāo)見表3)，對(duì)加氫塔前后己內(nèi)酰胺進(jìn)行分析，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表4。

表3 固定床加氫塔工藝條件Table 3 Process conditions of fixed bed hydrotreating tower

從表4數(shù)據(jù)可知：(1)加氫前己內(nèi)酰胺PM值從500 s增加至8 000 s以上，即熔融態(tài)己內(nèi)酰胺加氫后不飽和物質(zhì)含量明顯降低；(2)熔融態(tài)己內(nèi)酰胺加氫后堿度和消光均上漲，但堿度的增加幅度較大，消光增加幅度較小。

經(jīng)過固定床加氫塔加氫后的熔融態(tài)己內(nèi)酰胺加入少量燒堿混合均勻后送入預(yù)蒸餾塔，在-99.9 kPa的壓力下進(jìn)行減壓蒸餾，蒸發(fā)量控制在10%左右。預(yù)蒸餾塔釜液直接送至蒸餾塔，在-99.9 kPa的壓力下進(jìn)行減壓蒸餾，蒸發(fā)量控制在60%左右。分別對(duì)預(yù)蒸餾塔和蒸餾塔餾分的部分指標(biāo)進(jìn)行分析，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表5。

上述餾分的分析數(shù)據(jù)與目前運(yùn)行的工業(yè)裝置的產(chǎn)品指標(biāo)(具體數(shù)據(jù)見表6)存在一定的差異，原因分析及解決方案如下：(1)精餾塔與預(yù)蒸餾塔、蒸餾塔在設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)荷不匹配，精餾塔負(fù)荷低，而預(yù)蒸餾塔和蒸餾塔負(fù)荷太大，致使預(yù)蒸餾塔和蒸餾塔在實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷過低，且進(jìn)料流量不穩(wěn)定，使得運(yùn)行的連續(xù)性存在較大問題，最終影響了預(yù)蒸餾塔和蒸餾塔的餾分質(zhì)量；(2)固定床加氫塔負(fù)荷較低，氫氣鼓泡分布不均勻，存在局部的劇烈反應(yīng)，致使雜質(zhì)組分更加復(fù)雜。所以在工業(yè)化生產(chǎn)中需要對(duì)前后各工序的負(fù)荷進(jìn)行核算，避免出現(xiàn)前后負(fù)荷不平衡的情況；加氫塔設(shè)計(jì)可采用中間段填充催化劑，氫氣上進(jìn)下出，從塔頂噴淋熔融態(tài)己內(nèi)酰胺，塔底收集液態(tài)己內(nèi)酰胺，形成液位并控制液位低于氫氣出口，以充分利用氫氣，提高傳質(zhì)效果。

表4 固定床加氫塔出口己內(nèi)酰胺分析數(shù)據(jù)Table 4 Analysis data of caprolactam at outlet of fixed bed hydrotreating tower

表5 預(yù)蒸餾塔和蒸餾塔餾分分析數(shù)據(jù)Table 5 Distillate analysis data of pre-distillation column and distillation column

表6 同時(shí)期工業(yè)裝置產(chǎn)品質(zhì)量Table 6 Product quality of industrial equipment in the same period

3 結(jié)論

(1)己內(nèi)酰胺加氫工藝主要是降低產(chǎn)品的PAN值，但是加氫會(huì)導(dǎo)致己內(nèi)酰胺的消光和堿度上漲，所以加氫后的PM值不是越高越好的，要綜合考慮產(chǎn)品堿度和消光，做好各指標(biāo)的平衡；

(2)熔融態(tài)己內(nèi)酰胺加氫后的PM值從500 s增加至8 000 s以上，與目前30%己內(nèi)酰胺水溶液加氫工藝反應(yīng)效果比較接近；

(3)熔融態(tài)己內(nèi)酰胺加氫工藝替代30%己內(nèi)酰胺水溶液加氫工藝是可行的。