趙振忠 , 華東旭

(河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 , 河南 平頂山 467013)

我國己二酸產(chǎn)能呈逐年擴(kuò)張趨勢(shì),現(xiàn)產(chǎn)能將近300萬t/a,由于產(chǎn)能擴(kuò)張速度遠(yuǎn)大于下游產(chǎn)品需求增速,產(chǎn)能利用率維持在70%左右,多套裝置長(zhǎng)期處于停車狀態(tài)。降低生產(chǎn)成本成為己二酸產(chǎn)品提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的方向,其中維持裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行和減少檢修時(shí)間是降低生產(chǎn)成本的一種途徑,回收工序的第一硝酸回收設(shè)備升膜蒸發(fā)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)是裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要影響因素之一。神馬尼龍化工公司7萬t/a產(chǎn)能的己二酸裝置升膜蒸發(fā)器進(jìn)行了相應(yīng)的技改,減少了升膜蒸發(fā)器檢修時(shí)間,延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,達(dá)到了裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

1 硝酸蒸發(fā)器運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)狀問題

己二酸裝置采用過量的硝酸和環(huán)己醇反應(yīng)生成己二酸,反應(yīng)后過量的硝酸母液在回收工序進(jìn)行回收循環(huán)利用。裝置采用3個(gè)并聯(lián)的列管式升膜蒸發(fā)器進(jìn)行硝酸回收,每個(gè)蒸發(fā)器由加熱室與旋液分離器組成,旋液分離器與硝酸母液負(fù)壓蒸餾塔連接,為升膜蒸發(fā)器提供真空工況。在負(fù)壓狀態(tài)下,硝酸母液通入蒸發(fā)器列管,低壓蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器殼程加熱物料,實(shí)現(xiàn)硝酸二元酸混合物的分離。加熱室為長(zhǎng)列管立式固定管板換熱器,料液由底部進(jìn)入加熱管,受熱沸騰后迅速汽化;蒸汽在管內(nèi)迅速上升,料液受到高速上升蒸汽的帶動(dòng),沿管壁形成膜狀上升,同時(shí)繼續(xù)蒸發(fā)形成二次蒸汽,料液在高速二次蒸汽流及真空的作用下在管壁成膜并向上流動(dòng)。氣液混合物在蒸發(fā)器頂部進(jìn)入旋液分離器,二次蒸汽在負(fù)壓作用下從頂部進(jìn)入硝酸蒸餾塔回收至硝酸系統(tǒng),料液通過底部進(jìn)入下一工序進(jìn)行深度分離。加熱室列管采用20 mm的無縫管,管長(zhǎng)與管徑比為200。由于列管較長(zhǎng),在蒸發(fā)過程中料液沿管壁緩慢上升過程中不斷蒸發(fā)增稠,造成含有銅釩催化劑的母液在列管上形成金屬絡(luò)合物,并逐漸積累造成列管管徑變小。蒸發(fā)器負(fù)荷降低造成硝酸回收效率低、單耗高,且系統(tǒng)內(nèi)副產(chǎn)物的去除效果差,繼而影響反應(yīng)收率,造成生產(chǎn)成本增加。在正常生產(chǎn)過程中需要去除蒸發(fā)器列管內(nèi)附著的絡(luò)合物,并提高停車時(shí)處理絡(luò)合物的效率。

2 現(xiàn)有處理工藝

原工藝設(shè)置蒸發(fā)器清洗時(shí)序處理升膜蒸發(fā)器內(nèi)金屬絡(luò)合物堵塞管道,在蒸發(fā)器進(jìn)口增加高純水管線。每24 h從蒸發(fā)器進(jìn)口加入高純水清洗蒸發(fā)器列管內(nèi)部,并在殼程通蒸汽進(jìn)行加熱去除管內(nèi)絡(luò)合物,可維持蒸發(fā)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)2個(gè)月。根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中蒸發(fā)器負(fù)荷進(jìn)行機(jī)械清洗或氨洗,機(jī)械清洗使用高壓水槍,影響列管壁面的光滑度,易造成列管附著絡(luò)合物。工藝采用25%濃度的氨水清洗列管,氨水清洗系統(tǒng)如圖1實(shí)線所示。使用臨時(shí)泵將外裝置配制好的合格氨水由桶內(nèi)抽入氨水罐,建立氨水罐與單個(gè)升膜蒸發(fā)器氨水清洗循環(huán),每次清洗時(shí)間為8 h,需要25%濃度氨水1 t,3個(gè)蒸發(fā)器徹底清洗各兩遍需要48 h。長(zhǎng)時(shí)間的停車造成公用工程的損耗和產(chǎn)品成本的增加,降低了公司己二酸產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力;且氨洗過程中使用氨水量為9 t,每次氨洗結(jié)束后直排含絡(luò)合物的廢氨水至化學(xué)水溝進(jìn)行處理,快速集中排放氨水易造成污水處理系統(tǒng)生化池內(nèi)細(xì)菌的大量死亡,導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)異常,影響公司其他裝置的正常污水處理量。

3 優(yōu)化處理工藝

優(yōu)化工藝主要是減少氨洗時(shí)氨水用量并縮短氨洗時(shí)間,可減少污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷,同時(shí)提高檢修升膜蒸發(fā)器的處理效率,達(dá)到增加裝置運(yùn)行周期,提高裝置的產(chǎn)量,降低己二酸生產(chǎn)成本。

技改如下:①更換1 m3的氨水罐為4 m3罐,并增加遠(yuǎn)傳控制儀表系統(tǒng),更換原氨水循環(huán)泵為高功率氨水泵;②直接配管線將外裝置配制合格氨水至4 m3的氨水罐,取消氨水桶及臨時(shí)用泵;③將并聯(lián)的3個(gè)升膜蒸發(fā)器氨水進(jìn)口管線改配至新增氨水泵進(jìn)口,出口配至4 m3的氨水罐建立循環(huán)管線;④新增20 m3廢氨水罐、泵,并配置管線可以直接送至污水處理廠;⑤在每個(gè)旋液分離器氣相管增加一個(gè)閘閥和導(dǎo)淋,并在1 m內(nèi)設(shè)置帶遠(yuǎn)傳的氨氣氣體檢測(cè)儀。技改后如圖1所示(虛線內(nèi)為技改內(nèi)容)。

圖1 氨水清洗系統(tǒng)流程圖

技改后每次停車處理升膜蒸發(fā)器結(jié)垢時(shí),可以直接聯(lián)系外裝置通過管線將氨水送至氨水罐,節(jié)省了安裝臨時(shí)泵的時(shí)間和人力、物資的投入。臨時(shí)泵不穩(wěn)定常出現(xiàn)氨水的泄漏,并揮發(fā)產(chǎn)生刺激性氣味,損傷現(xiàn)場(chǎng)人員的呼吸系統(tǒng),現(xiàn)操作避免了以上危險(xiǎn),改善了現(xiàn)場(chǎng)操作的環(huán)境?？刂剖铱刂七M(jìn)料閥門加氨水3 t后停止,建立氨水罐與3個(gè)升膜蒸發(fā)器氨水清洗循環(huán),每次清洗時(shí)間為8～9 h,3個(gè)蒸發(fā)器徹底清洗兩遍需要18 h,提高了處理蒸發(fā)器結(jié)垢的效率,降低了裝置停車時(shí)間。每次氨洗結(jié)束后廢氨水通過氨水泵送至氨水罐集中收集,杜絕了氨水直排化學(xué)水溝造成的氨水揮發(fā)產(chǎn)生的刺激性氣味,減少了污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷,并保證生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。技改后氨洗共用氨水6 t,氨水用量減少3 t,收集到罐內(nèi)的廢氨水通過廢氨水泵經(jīng)專用管線送到污水處理廠的氨水收集罐,通過化學(xué)試劑置換出銅釩,處理后的氨水可以調(diào)整污水的相關(guān)指標(biāo)。

4 結(jié)論

通過對(duì)己二酸裝置升膜蒸發(fā)器的相關(guān)技改,效果良好。達(dá)到以下效果:①裝置停車檢修減少了氨水使用量和清洗時(shí)間,清洗后效果良好,投用升膜蒸發(fā)器后工藝運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。②降低了現(xiàn)場(chǎng)人員勞動(dòng)強(qiáng)度,減少了升膜蒸發(fā)器清洗時(shí)的物資投入。③無泄漏制備氨水和廢氨水收集,杜絕了現(xiàn)場(chǎng)氨水揮發(fā)的刺激性氣味,改善了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境。④廢氨水集中送至污水處理廠進(jìn)行后續(xù)處理,降低了污水處理負(fù)荷,減少了對(duì)生化系統(tǒng)的沖擊。⑤裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)進(jìn)行升膜蒸發(fā)器的氨洗延長(zhǎng)設(shè)備多運(yùn)行40 d,最長(zhǎng)可穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)100 d,減少了己二酸裝置檢修次數(shù)2次/a,節(jié)省停車時(shí)段內(nèi)的公用工程費(fèi)用和物料損失約60萬/a。