吳向紅 ， 呂 洋* ，楊廣賢

( 1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司，河南 平頂山 467000 ; 2.河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南 平頂山 467000 )

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司的環(huán)己醇生產(chǎn)裝置，是國內(nèi)第一家引進國外環(huán)己醇生產(chǎn)技術及裝備的企業(yè)，生產(chǎn)工藝是以苯和氫氣為主要原料，經(jīng)過苯加氫、環(huán)己烯水合、精餾分離等工業(yè)過程，最終得到環(huán)己醇產(chǎn)品，并將其提供給下游產(chǎn)業(yè)鏈。在環(huán)己醇工業(yè)生產(chǎn)流程中，水合反應是生產(chǎn)中的主要工序，包括水合反應器、精餾分離塔群、催化劑再生和催化劑添加裝置等。在水合催化劑添加裝置中，水合反應催化劑儲罐攪拌設備密封方式的原始設計為盤根填料，使用過程中極易出現(xiàn)老化、腐蝕、松動等現(xiàn)象，使得密封裝置性能不達標，導致水合催化劑泄漏造成局部的環(huán)保問題。如何完善原始設計，制定出合理可行的技改方案，徹底解決水合反應催化劑儲罐攪拌設備密封裝置出現(xiàn)的問題，使環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)達到長周期穩(wěn)定運行的目的，已成為當務之急。

1 存在問題

公司環(huán)己醇裝置水合催化劑儲罐A-D308的設計使用上限高度為6 m，實際安裝高度7 m，直徑6.6 m，體積201 m3。如果環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)因故障停車時，需將2臺反應器的水合催化劑全部導入儲罐A-D308內(nèi)，此時罐體液位會上漲到5 m，加上退料后管線的沖洗水用量，這大大超出了催化劑儲罐A-D308的使用上限，造成催化劑外溢損失，引發(fā)環(huán)境事故。另外，原設計中催化劑儲罐A-D308的攪拌器是傾斜安裝在儲罐底部，由于安裝形式及特殊位置，對其密封指標要求特別苛刻，目前同行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)一般采用“填料+氮氣+水”的方式。如果出現(xiàn)填料密封泄漏情況，必須將催化劑儲罐內(nèi)部的物料完全清除，符合維修條件后，才能進行維修更換；同時為了減少催化劑漿液的外漏損失，需用大量的水進行沖洗，使得催化劑儲罐液位迅速上升，最終超出催化劑儲罐的儲存上限，導致生產(chǎn)系統(tǒng)停車或增加維修停車時間，造成重大的經(jīng)濟損失。

2 技改方案

技改要求是在現(xiàn)有的水合催化劑儲罐攪拌密封裝置的基礎上進行改型設計，利用原有的電機設備，將4套填料密封方式的斜插入式水合催化劑儲罐攪拌器改型為雙端面機械密封。該密封形式適用于強腐蝕、高溫、帶懸浮顆粒、易揮發(fā)低黏度介質(zhì)，避免離心力的作用將污物引入摩擦面；同時對攪拌軸進行重新設計，采用夾殼聯(lián)軸器的連接方式將攪拌軸與傳動軸聯(lián)接作同步運動，其夾殼聯(lián)軸器的兩個沿軸向剖分的夾殼，具有緩沖、減振的作用，適用于軸線安裝困難和強烈振動的工況。通過以上設計改良不但滿足了生產(chǎn)工藝所要求的密封條件，而且更方便于設備維修維護，且無需清空催化劑儲罐，每次維修僅需拆掉夾殼聯(lián)軸器便可更換機封總成，省時省力，無污染物外排。

2.1 改造前攪拌裝置情況

水合催化劑儲罐A-D308是儲存水合反應系統(tǒng)中的催化劑漿液而設置的容器，以備生產(chǎn)過程的停車、維修時使用。改造前攪拌裝置簡圖如圖1所示，水合催化劑儲罐上設置安裝了4個攪拌器，用來攪拌儲罐中的固液狀態(tài)的水合催化劑，以防止水合催化劑漿液中的固體形成沉積，對加料過程產(chǎn)生影響。由于水合催化劑物料具有弱酸、腐蝕和沖刷性，水合催化劑儲罐攪拌器在生產(chǎn)運行的正常工況下，其使用的石墨盤根密封部位時常發(fā)生泄漏，造成昂貴的水合催化劑流失，并造成局部的環(huán)境事故；另外，每次在停車檢修期間，生產(chǎn)系統(tǒng)退回的水合催化劑數(shù)量都會達到儲罐存儲量的上限，此時石墨盤根密封發(fā)生泄漏，需要檢修人員立即進行填料更換，維修操作過程費時費力，嚴重影響了環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

圖1 改造前攪拌裝置簡圖

2.2 改造后攪拌裝置情況

改造后攪拌裝置簡圖見圖2。

圖2 改造后攪拌裝置簡圖

改造后的攪拌裝置是在維持原電機設備和攪拌軸的基礎上，將原石墨盤根密封改為雙端面機械密封，增加新型夾殼聯(lián)軸器結構和拆裝免排料結構設計，采用夾殼聯(lián)軸器的聯(lián)接方式將攪拌軸與傳動軸聯(lián)接。維修或更換機械密封時，僅需拆掉夾殼聯(lián)軸器，由免排料結構設計進行二次密封，可以保證催化劑儲罐無需放料清空，即可維修或拆換。

2.3 技改效果

根據(jù)環(huán)己醇生產(chǎn)中水合催化劑儲罐的使用特性，通過對罐體4個斜插攪拌的軸封裝置進行技改，解決了環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)開停車過程出現(xiàn)的問題，為企業(yè)的節(jié)能增效提供了支撐。技改實施后的催化劑儲罐攪拌密封裝置性能優(yōu)良，運行更加穩(wěn)定，避免了催化劑外漏造成的損失和局部環(huán)境污染。將原有的盤根密封改為機械密封后，降低了檢修頻次，減少了人力、物力消耗。增加的免排料設計，可通過頂絲等撬裝工具，在維修更換時起到了二次密封的作用。效果如下：①滿足了不排料即可更換機械密封總成的要求；②攪拌軸與傳動軸采用夾殼聯(lián)軸器聯(lián)接，維修拆裝時僅需拆掉夾殼聯(lián)軸器即可更換機械密封；③傳動軸使用兩個圓錐滾子軸承強制定位，機械密封總成內(nèi)置軸承構成了軸系支撐，大大減少了偏心造成了機械振動；④動力傳動采用皮帶輪傳輸，電機設備的支架設計為螺柱調(diào)節(jié)式，便于皮帶輪預緊、安裝和后期定位調(diào)整；⑤雙端面機械密封的設計，間隙使用沖洗水進行冷卻降溫。

3 經(jīng)濟效益

公司150 t/d環(huán)己醇生產(chǎn)裝置，每年因攪拌系統(tǒng)密封裝置泄漏引起的開停車檢修、更換、拆裝達3次，且需要將4套水合反應釜內(nèi)的催化劑退料至催化劑儲罐內(nèi)，正常情況下每次開停車水合催化劑流失量約1 t，目前水合催化劑6萬元/t，每年造成的經(jīng)濟效益損失18萬元；每次開停車時間約2天，環(huán)己醇市場價格1萬元/t，經(jīng)濟損失為900萬元；該項目新增加機械密封及攪拌裝置4套，總費用約40萬元，此次技改經(jīng)濟效益總和為878萬元。

4 結束語

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的水合催化劑儲罐攪拌裝置是國產(chǎn)改進設備，其優(yōu)化技術改造，首次將雙端面機械密封裝置運用于水合催化劑儲罐攪拌系統(tǒng)中，該技術已獲得國家實用新型專利。經(jīng)過改造后的水合催化劑儲罐攪拌密封裝置，采用了新型的帶有夾殼聯(lián)軸器設計，解決了水合催化劑儲罐不排料即可維修或更換機械密封的難題，保證了環(huán)己醇工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。