己内酰胺单体装置加碱改造的探索与实践.pdf

总第2 13 期2023年第8 期专题讨论摘要：针对山西路宝兴海新材料有限公司已内酰胺生产装置单体单元投产以来存在的入离交树脂已水电导偏高、苯精馏塔加热器堵塞频繁、离交树脂再生周期短的问题，组织技术人员进行技术改造。通过改造降低了入离交树脂已水的电导率,延长离交树脂及加氢催化剂的使用周期,取得了一定的经济效益和社会效益。关键词：已内酰胺；加碱；改造；探索与实践中图分类号：TQ222.4231公司简介山西潞宝兴海新材料有限公司是一家以焦化为龙头针对焦化所副产的粗苯、硫磺、煤气为原料延伸化工生产产业链生产化工新材料的转型发展企业。企业现有七大生产装置，各装置产品上下依托最终生产锦纶6 棉型短纤维。2装置的工艺流程已内酰胺装置是公司七大装置之一，主要是将环已酮、双氧水、液氨等通过化学反应生成已内酰胺。已内酰胺装置由三套独立的生产单元组成，分别为已内酰胺化单元、已内酰胺硫铵单元、已内酰胺单体单元。2.1各单元工艺流程2.1.1已内酰胺氨化单元工艺流程原料环已酮、双氧水、液氨与溶剂叔丁醇统一进人氨化反应器，在压力0.3 MPa,温度8 0 左右的条件下反应生成环已酮，通过叔丁醇回收、甲苯萃取、甲苯精制后与硫酸装置来的2 0%发烟硫酸进人重排反应器进行重排反应生成已内酰胺硫酸脂送去硫铵工段。2.1.2内酰胺硫铵单元工艺流程化装置送来的已内酰胺硫酸脂在结晶反应器中与气氨进行中和反应生成硫铵与酰胺油。分离出的酰胺油送单体装置，硫铵经过预稠、离心、干燥等工序产生成品硫铵。2.1.3已内酰胺单体单元工艺流程硫铵单元送来的酰胺油经过苯萃取、水萃取、离子交换、加氢、蒸发及预蒸馏和蒸馏最终生成合格的已内酰胺。本次技改在已内酰胺单体装置进行。3已内酰胺单体单元改造前的现状及原因分析1)苯蒸馏塔换热堵塞严重,影响苯精馏生产,同时影响后续离交树脂及加氢反应对已内酰胺产品质量的影响。粗已内酰胺含有1.5%的硫酸铵,在苯萃取收稿日期：2 0 2 2-12-2 1作者简介：王明斌，男，19 7 9 年出生，毕业于中北大学，本科，注册安全工程师，从事生产管理工作。山西化工Shanxi Chemical Industry已内酰胺单体装置加碱改造的探索与实践王明斌（山西潞宝兴海新材料有限公司，山西长治0 47 5 0 0)文献标识码：A后苯已呈酸性，主要为硫酸根离子。硫酸根离子和填料中氧化铝生成硫酸铝，硫酸铝和反萃塔顶部溢流萃取的杂苯在杂苯泵槽碱洗的氢氧化钠中生成偏铝酸钠，含有偏铝酸钠的苯,经过苯泵送入苯蒸馏一塔和苯蒸馏二塔。造成苯蒸馏塔换热效果差，管道堵塞影响苯蒸馏塔的操作同时也影响已内酰胺的质量。2)苯已聚结器洗涤水量偏小，人聚结器已内酰胺温度偏低，影响离交入口电导率，同时影响产品质量。苯已聚结器循环给料泵入口洗涤水与苯已溶液的质量配比为1：5 0，洗涤水量偏低造成苯已中硫酸铵、硫酸纳含量偏高,也是影响离交树脂入口电导率偏高的原因之一。人聚结器苯已的温度决定了聚结器中水洗涤时的温度,聚结器温度3 5 40，影响洗涤时盐类的溶解度,影响洗涤效果,从而影响人离交树脂前已水的电导率指标同时也影响产品质量。3)离交树脂再生周期短,影响正常生产,同时影响产品质量。由于在苯精馏单元苯泵槽处加碱，不能很好地去除苯中的酸根，苯中酸度6 mol/kg偏高,造成后续苯已处理单元电导率指标偏高。由于苯萃效果不好，水萃取塔萃取后的已水因硫酸根离子含量高，进人离子交换工序的电导率高，影响离交树脂的使用寿命,最终影响已内酰胺的产量与质量。4)苯萃后苯已中杂质含量偏高,影响加氢催化剂的使用周期。由于苯精馏系统堵塞频繁,苯中的杂质无法通过精馏很好地被去除，苯的杂质溶解性降低。苯萃取时萃取效果较差影响苯已中有机杂质的含量，从而增加了后续加氢催化的生产负荷,影响了催化剂的使用周期。4已内酰胺单体单元改造的措施4.1改造思路加人部分氢氧化钠溶液中和苯已中的硫酸根离子,降低苯已液酸性，保证装置的正常生产。4.2?已内酰胺苯已溶液加碱实验室小试数据取10 0 mL苯已分别加人质量分数为48%的氢氧Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.030文章编号：10 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 0 8 3-0 2山西化工化钠0.05、0.1、0.2 5、1、1.5 m L 然后加入2 5 mL高纯水萃取后做已水中电导率得出数据如图1和表1所示。2460(u/s)/率吉甲申40200加人量/mL0.050.10.250.511.5在化验室经过小型实验得出苯已中加人适当的氢氧化钠对降低电导率有很好的效果。4.3改造的实施情况(图2)1)在已内酰胺中间罐区水洗管线处开三通通过计量泵加入氢氧化钠溶液进行中和，降低苯已酸性。在此处加碱可以通过底苯已罐底层液泵将含盐水送入硫铵单元从而除去。另外在此处加碱降低了苯中有机盐的含量,改善了苯精馏换热器堵塞的现象。中为技术改造新增设施图2 加水改造流程图2)增大洗涤水与苯已体积配比。由原来的1：5 0提高至1：40,洗涤水量的增加降低了苯已溶液硫酸铵、硫酸纳等有机杂质的含量同时也可以起到降低苯已溶液的酸度。洗涤水最后经苯已罐底层液泵送人硫铵单元进行处理。3)提高聚结器温度,增加水的溶解度,降低苯已电导率。提高聚结器人口苯已的温度,将聚结器温度由原来3 5 40 提高到42 48,随着洗涤温度的升高,在聚结器中洗涤水盐类的溶解度加大,降低了人离交树脂前已水的电导率指标同时也提高了产品质量。第43 卷4)降低苯精馏单元碱液的加入量，减少苯精馏塔加热器的堵塞。由于在苯已聚结器处增加了碱的加人680.00.7碱加人量/mL图1数据图表1数据表电导率/(S/cm)2.663.527.714.6531.3951.6?1010864201.4量,苯已中的的酸根离子得到了中和,苯已再经过反萃塔(水萃取苯已中的已内酰胺)后苯中的酸根离子进一步降低,确保了苯精馏时苯的酸度小于3 mol/kg，减少了苯精馏前的加碱量,改善了苯精馏中加热器的堵塞问题。5改造后效果通过对苯已聚结器泵人口增加碱加人设施，提高聚结器洗涤温度及调整洗涤水的加人量等措施，已水入离交树脂前的指标有了很大的提升,为离交树脂及加氢催化剂的长周期运行奠定了基础，同时为企业增加了利益,降低了生产成本。具体见表2：表2改造前后入离交树脂前已水质量指标对比碱度/消光值电导率！苯已质量高锰酸钾还(mol/kg)(290nm)(S/cm)10.2320.1830.1940.21改造前56789平均值0.2110.2520.2230.2340.25改造后56789平均值0.246结语通过上述技改，在苯已中加人小量的氢氧化钠水溶液可以有效地中和苯和己内酰胺水溶液中的硫酸根离子。进离子交换树脂入口电导率由平均原2 8 S/cm降低至平均9 S/cm,降低已水电导率,大大延长了离子交换树脂及加氢催化剂的使用周期,增加了离交树脂及加氢催化剂的使用寿命,延长了填料的使用时间，减少了设备的腐蚀性。由原2 0 2 0 年的14次降低为今年的6 次,减少了8 次离交再生。年减少脱盐水使用115 2 0 t，减少污水处理量9 0 0 0 t,减少使用40%硝酸2 8 8 t，减少使用5 0%氢氧化钠18 0 t。按照现有价格大概年节约费用10 3 9 8 0 0 元，取得了良好的经济效益与社会效益。（英文摘要下转第9 7 页）分数1%原秒数/s0.21300.19290.2290.19270.220.20.190.210.220.20.210.190.210.20.200.150.130.130.140.260.150.220.160.260.140.250.140.260.130.1434.534.73534.22934.52634.328352735.12934.92834.7834.5935935834.8934.610341034.6935834.4934.760060072065065070070072071067211001150130013001250125012101230125012272023年第8 期王颖丹：制氮工艺流程的优化及效果评测97Optimization and Effectiveness Evaluation of Nitrogen Production Process FlowWang Yingdan(Jinneng Holdings Coal Industry Group Dadougou Coal Industry Company,Datong Shanxi 037000,China)Abstract:In order to further improve the yield,purity,and recovery rate of nitrogen produced by the pressure swing adsorption separationair nitrogen production technology,based on a brief overview of the working principle and process flow of the pressure swing adsorptionseparation air nitrogen production technology,experimental devices were designed with the gas source system and pressure swing adsorptionseparation system as the core,and the selection of equipment at all levels was completed.Based on the problems existing in theconventional pressure equalization process in practical production,it was optimized into a new central asymmetric process flow,and theoptimization effect was evaluated using the above experimental device.Key words:pressure swing adsorption separation of air for nitrogen production;adsorption tower;adsorbent;new asymmetric centralpressure equalization process;productivity(上接第8 4页）Exploration and Practice of Alkali Dosing Revamping of Caprolactam Monomer UnitWang Mingbin(Shanxi Lubao Xinghai New Materials Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 047500,China)Abstract:This paper introduces the problems existing in the monomer unit of the Lactam production unit of Shanxi Lubao Xinghai NewMaterial Co.,Ltd.since it was put into operation,such as the high conductivity of the incoming and outgoing resin,frequent blockage of thebenzene rectifying tower heater,and short regeneration period of the outgoing resin,and organizes technical personnel to carry out technicaltransformation.The modification has reduced the conductivity of the water entering the resin,extended the service life of the resin andhydrogenation catalyst,and achieved certain economic and social benefits.Key words:lactam;alkali addition;renovation;exploration and practice(上接第9 4页）根DN80的热风管线，引至锅炉鼓风机人口，提高风量温度控制在10 0 以上左右,抑制硫酸氢铵的形成。3)优化工艺操作，将炉膛氧含量由原先的3%5%控制在1%左右，遇系统波动或其他特殊情况，可以适当少量喷入氨水降低脱硝反应器出口氮氧化物。4)加强SCR反应器和一级空预器的定期吹灰,对易堵低温区(一级空预器)增设蒸汽喷吹装置，减缓管线堵塞风险。5)控制循环风机风量,将循环风机风量与送风机风量进行比较，生产系统稳定时按比例进行供风，将脱硝反应器人口氮氧化物质量浓度控制在2 40 mg/m。Summary of SCR Denitration Transformation for Carbon Black Tail Gas Boiler(Carbon Black Plant of Shanxi Coking Group Co.,Ltd.,Hongtong Shanxi 041606,China)Abstract:The carbon black plant of Shanxi Coking Group Company has an annual production capacity of 80 000 tons of carbon black,equipped with a 45 t/h tail gas boiler.In recent years,with the increasingly severe national environmental protection situation,carbon blackfactories have carried out external medium and high temperature SCR denitrification reactor renovations on the tail gas boilers on theproduction site.After the equipment renovation,the denitrification efficiency is 85%.According to the Shanxi Boiler Air PollutantEmission Standard DB 14/1929-2019 executive standard,the mass concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is controlled at 50 mg/m.After the transformation of the tail gas boiler and the normal operation of the production system,it was found that there weremany problems,such as blockage of the air preheater tube,damage to the economizer,decrease in exhaust gas temperature,and increase innegative pressure of the boiler air preheater.After the shutdown of the tail gas boiler,it will lead to the shutdown of the entire carbon blackproduction system,causing economic cost losses.Therefore,only by thoroughly solving the problems such as blockage of the air preheatertubes and damage to the economizer tubes of the tail gas boiler can it be conducive to the long-term safe,environmentally friendly andstable operation of the carbon black production system in the future.Key words:tail gas boiler;SCR denitrification;air preheater;economizer;ammonia water;oxygen content6）将省煤器材质由2 0#碳钢变更为0 9 crcusb络铜锑钢，同时对省煤器列管间距进行拓宽，避免硫酸铵物质黏附在管壁上腐蚀管道。参考文献1】姜朝晖.SCR烟气脱硝技术在电厂中的应用 J.江苏科技信息，2013(10):46-49.2张盖兴.SNCR-SCR烟气脱硝技术及其应用分析 J.节能与环保，2021,12(10):56-57.3 孙伟晋.SCR技术中催化剂活性特性研究 D.保定：华北电力大学,2 0 15.4徐妍.李文彦.SCR脱硝反应器导流板的结构设计 J.热力发电，2008,37(10):4952.5 张炳炎.炭黑生产与应用手册 M.北京：化学工业出版社.Yan Ruidong,Liu Jian,Zhang Hongyan