干法腈綸裝置DMF治理與回收項(xiàng)目的研究

趙衍武，黃 勇

（中國(guó)石油撫順石油化工公司， 遼寧 撫順 113004）

干法腈綸裝置DMF治理與回收項(xiàng)目的研究

趙衍武，黃 勇

（中國(guó)石油撫順石油化工公司， 遼寧 撫順 113004）

撫順石化腈綸廠采用杜邦工藝兩步干法制腈綸。在生產(chǎn)中，以活性碳纖維為吸附材料，以連續(xù)式吸附器為主設(shè)備，對(duì)紡絲有機(jī)氣體濃縮后產(chǎn)生的高濃度含二甲基甲酰胺（以下簡(jiǎn)稱 DMF，DMF 是揮發(fā)性有機(jī)化合物的一種，一般是作為溶劑使用）有機(jī)氣體，采用先吸附后水洗的辦法進(jìn)行增濃吸收，顯著提高了 DMF的回收效果，降低了產(chǎn)品能耗物耗，減少了環(huán)境污染。

干法腈綸；二甲基甲酰胺；吸附

中國(guó)石油撫順石化公司腈綸化工廠是國(guó)家大型化工化纖企業(yè)，是我國(guó)第一家采用技貿(mào)結(jié)合方式引進(jìn)美國(guó)BP公司和杜邦公司專利技術(shù)興建的丙烯腈、干法腈綸聯(lián)合方式生產(chǎn)企業(yè)。原設(shè)計(jì)主要有 5 萬(wàn) t/a丙烯腈裝置、3 萬(wàn) t/a 干法腈綸裝置以及配套的 0.8萬(wàn) t/a 毛條裝置、0.6 萬(wàn) t/a 硫銨裝置和 1 萬(wàn) t/a 丙酮氰醇等生產(chǎn)裝置［5］。

該廠干法腈綸裝置實(shí)施差別化擴(kuò)能改造后，腈綸產(chǎn)品生產(chǎn)能力提高到 5.5 萬(wàn) t/a，隨著產(chǎn)品產(chǎn)能的提高，一方面紡絲工序經(jīng)淋洗排放DMF有機(jī)氣體量為 120 000 m3/h，原設(shè)計(jì)處理量為 80 000 m3/h 的 DMF有機(jī)氣體回收處理裝置，板式塔阻力大，能耗極大、回收效率極低（約 20%～30%）。另一方面后紡工序直接排放 DMF 有機(jī)氣體量為 200 000 m3/h。使得大量的含DMF氣體排入大氣，增加了大量的運(yùn)行成本，并沒(méi)有得到好的回收效率，因此對(duì)DMF有機(jī)氣體進(jìn)行治理與回收迫在眉睫。自塔頂部補(bǔ)加，塔釜液不斷循環(huán)，將自塔底部上行的 DMF 進(jìn)行淋洗，吸收其中的 DMF；與淋洗后上行的 DMF 有機(jī)氣體再進(jìn)行吸收，凈化后有機(jī)氣體從塔頂排出塔在實(shí)際操作中，通過(guò)控制淋洗液濃度和塔釜液位，定期將塔釜淋洗液排出，送腈綸裝置原料和溶劑回收工序（圖 1）。

圖 1 淋洗塔示意圖Fig.1 Schematic diagram of the rinsing tower

1 改造前紡絲工序 DMF 處理工藝流程

紡絲工序 DMF 有機(jī)氣體由三個(gè) 18.5 kW 風(fēng)機(jī)排出，送到勻風(fēng)室，再經(jīng)過(guò)一個(gè) 300 kW 增壓風(fēng)機(jī)送紡絲淋洗塔。采用脫鹽水對(duì)氣體進(jìn)行淋洗，脫鹽水

淋洗塔主要運(yùn)行參數(shù)如下：

①進(jìn)塔 DMF 有機(jī)氣體流量：1.2×105 m3/h，DMF 平均濃度為 540 mg/m3

②出塔凈化有機(jī)氣體流量：1.2×105 m3/h，DMF平均濃度為 30 mg/m3

工藝條件決定了進(jìn)入淋洗塔的有機(jī)氣體經(jīng)洗滌后要排入到大氣中，不可避免的將帶走部分水份，而增壓風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量為 1.2×105 m3/h，導(dǎo)致實(shí)際加水量與回收量之間差距較大。

2 改造后的紡絲工序 DMF 治理與回收方案

2.1 改水吸收工藝為活性炭吸附工藝

充分利用活性炭外表面大，纖維直徑細(xì)，吸附幾率高，且可均勻接觸，吸脫速度快，約是 GAC的 1.5～10 倍，且吸附效率高的優(yōu)點(diǎn)，解決了水吸收工藝中，由于有機(jī)氣體濃度低，導(dǎo)致的布水量大，塔底吸收液濃度低（即使采用毛細(xì)分布能力最強(qiáng)的絲網(wǎng)填料塔，極限布水量仍需 0.2 m3/( m2?h），此時(shí)塔底吸收液的濃度約為 1.5%左右，考慮到水的蒸發(fā)，濃度也只有 2%左右）后續(xù)的分離負(fù)荷和分離能耗（蒸汽消耗）大大提高的問(wèn)

2.2 增加連續(xù)式吸附濃縮器

與催化凈化設(shè)備或溶劑回收設(shè)備一起配套使用，連續(xù)式吸附濃縮器的床層阻力低通常在 800Pa以內(nèi)，功耗省，能夠小范圍解吸，解吸安全性高。［9］它將低濃度有機(jī)氣體經(jīng)回轉(zhuǎn)的吸附床凈化后排放，解吸用熱氣流從噴嘴經(jīng)回轉(zhuǎn)吸附床的局部區(qū)域進(jìn)行解吸，解吸后的高濃度氣體可達(dá) 10～12 g/m3左右，氣量為原來(lái)的 1/20，濃縮后產(chǎn)生的高濃度氣體濃度采用吸收或冷凍冷凝回收都比較經(jīng)濟(jì)，將大大減少后處理設(shè)備的生產(chǎn)負(fù)荷和運(yùn)行成本[10]。

具體新增能夠連續(xù)在線吸附、解吸的吸附器及其配套設(shè)備。3臺(tái)排風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)設(shè)置3臺(tái)吸附

①吸附器：是利用回轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)解吸原理研究開(kāi)發(fā)的低阻力吸附凈化器，以活性碳纖維為吸附材料，主要用于低濃度常溫有機(jī)有機(jī)氣體的凈化處理，能夠?qū)崿F(xiàn)在線連續(xù)吸附、解吸操作。凈化氣中DMF含量甚微，本方案忽略未計(jì)。吸附器運(yùn)轉(zhuǎn)耗電很小，本方案以 1 千瓦計(jì)。

②解吸風(fēng)機(jī)：風(fēng)量為 6 000 m3/h，風(fēng)壓為 4 000 Pa，電機(jī)功率為 15 kW。

③加熱器：換熱面積約為 150 m2，蒸汽消耗量0.5 t/h。

2.3 淋洗塔改造

根據(jù)濃縮后 DMF 有機(jī)氣體條件重新設(shè)計(jì)新淋洗塔（圖 2）。經(jīng)初步核算，塔徑由 3 800 mm 改為1 200 mm；塔高由 29 000 mm 改為 12 000 mm。全塔為填料塔，采用高效規(guī)整填料，提高吸收效率，降低全塔壓降。主要運(yùn)行參數(shù)如

①進(jìn)塔 DMF 有機(jī)氣體流量：6×103 m3/h，DMF濃度為 12 000 mg/m3

②出塔凈化有機(jī)氣體流量：6×103 m3/h，DMF濃度為 30 mg/m3

圖 2 新增 DMF 廢氣濃縮設(shè)施示意圖Fig.2 Schematic diagram of new increased exhaust gas enrichment facility

3 改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比

3.1 改造前年排放 DMF 數(shù)量

系統(tǒng)改造前，撫順石油化工公司腈綸化工廠舊處理系統(tǒng)廢氣排放量如下；

紡絲工序排氣風(fēng)量為：120 000 m3/h，540 mg/m3

后紡工序排氣風(fēng)量為：200 000 m3/h，580 mg/m3

排放到大氣中的 DMF 為（取紡絲工序處理效率為 30%）：

（120 000×540×70%）+（200 000×580）= 161 360 000 (mg/h)=161.36 (kg/h)

年DMF排放量：

161.36×24×365=1 413 513.6 (kg/a)= 1413.5( t/a )

3.2 改造后年排放 DMF 數(shù)量

新處理系統(tǒng)達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)為：40 mg/m3

新處理系統(tǒng)建成后排放到大氣中的DMF為：

（120 000×40）+（200 000×40）=12 800 000 (mg/h)=12.8 kg/h)

DMF 排放量：12.8×24×365=112128(kg/a)=112.1(t/a)

3.3 新舊 DMF 處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)比

項(xiàng)目建成后每年排入大氣中的DMF減少1 413.5－112.1=1 301.4( t/a)

按照 6 000 元/t DMF 的市場(chǎng)價(jià)計(jì)算年節(jié)約資金6 000×1 301.4=7 808 400 元=780.84 萬(wàn)元

3.4 能耗分析

由于原DMF淋洗裝置稀液循環(huán)泵為兩開(kāi)一備，因此平時(shí)用電功率為 449.5 kW，經(jīng)計(jì)算可知，新DMF 吸附回收裝置裝機(jī)功率較原 DMF淋洗裝置少了 293.5 kW (表 1)。

表 1 新舊裝置裝機(jī)功率對(duì)比Table 1 The old and the new device installed power contrast

綜合能耗對(duì)比（按時(shí)間計(jì)）：

原DMF淋洗裝置綜合能耗為：

494.5×0.282 8+0.2×66=153.044 6 kg eo/h

新DMF吸附回收裝置綜合能耗為：

156×0.282 8+0.52×66=78.434 8 kg eo/h

由以上計(jì)算可知，新裝置的綜合能耗較老裝置減少了 104.609 8 kg eo/h。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可知，不論從 DMF 的回收效果及綜合能耗來(lái)說(shuō)，新 DMF 吸附回收裝置較較原 DMF 淋洗回收裝置要好，而綜合能耗卻降低了104.609 8 kg eo/h。

4 結(jié) 論

在紡絲工序，采用活性炭纖維吸附工藝對(duì)含DMF的有機(jī)氣體進(jìn)行吸附，并通過(guò)熱氣流解吸后，提高了進(jìn)入增濃吸收塔的有機(jī)氣體中 DMF 含量。再運(yùn)行DMF吸附回收裝置，使 DMF的回收量由原來(lái)的 112.1 t/a，提高到 1 413.5 t/a，減輕了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)年可節(jié)約資金 780 余萬(wàn)元，此外，該項(xiàng)目還降低了綜合能耗和運(yùn)行成本，大大提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

［1］Pearce, E. M. Acrylonitrile in Macromolecules, Applied Polymer Sy mposium, Wiley[M]. New York Moureau, C , Ann. Chem. Phys, 1 993:2-186.

［2］Rein H. Survey of synthetic fiber developments, Angew. Chem[M]. 1948: 159-161.

［3］Textile Organon, Textile Economics Bureau, Inc[M]. New York, 1963.

［4］Edward N.Ruddyetal.Select the Best VOC Control Strategy[J]. Chem. Eng.Progress,1993,89(7):28-35.

［5］盧惠春 馬建新.DM 干法紡絲腈綸[J].中國(guó)纖檢,1996，12：25-31.

［6］龐斌. DMF 干法腈綸生產(chǎn)工藝[J].廣東化纖,1997(1):7.

［7］費(fèi)建奇.兩步干法腈綸工藝聚合反應(yīng)配方的特點(diǎn)[J]. 合成纖維工業(yè), 2003, 26(6):30-32.

［8］許杰文.干法異形腈綸纖維工業(yè)開(kāi)發(fā)初探[J].當(dāng)代化工,2002,31（3）: 142-144.

［9］林濤.干法腈綸纖維的特點(diǎn)與紡織特性[J].廣東化纖,1994(2):21-23.

［10］James C.Masson.腈綸生產(chǎn)工藝及應(yīng)用[M].中國(guó)紡織出版社,2003:3-40.

中國(guó)汽車涂料市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查分析

汽車涂料是指涂裝在轎車等各類車輛車身及零部件上的涂料，一般指新車的涂料及輔助材料和車輛修補(bǔ)用涂料。

數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前，我國(guó)汽車銷量連續(xù)突破 1800 萬(wàn)輛，高速增長(zhǎng)的汽車銷量有力拉動(dòng)了汽車涂料涂裝業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展，給汽車涂料行業(yè)帶來(lái)了巨大的商機(jī)。

近 50 年來(lái)，汽車面漆無(wú)論是從基料還是面漆顏色和施工方面都有很大的變化。主要表現(xiàn)在基料方面由硝基磁漆到氨基醇酸磁漆，底漆用自干型醇酸樹(shù)脂磁漆到熱塑性丙烯酸樹(shù)脂磁漆，其中熱固性丙烯酸樹(shù)脂磁漆和聚氨基耐污性等都得到了很大的提高，這就使面漆的保護(hù)性能得到了提升。

有國(guó)外分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)全球汽車涂料市場(chǎng)在 20132018 年間的年復(fù)合增長(zhǎng)率將為 5.59%。其中促成這一市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要因素之一就是各類涂料的需求增長(zhǎng)。

中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布 2013 年全國(guó)汽車銷量增長(zhǎng)率達(dá)到 13.9%，銷量達(dá)到 2198 萬(wàn)輛，產(chǎn)量達(dá)到 2211萬(wàn)輛。2014 年乘用車市場(chǎng)仍將以 10%左右的年均速度增長(zhǎng)，這個(gè)增速并且會(huì)保持 3 年。

2014 年中國(guó)汽車市場(chǎng) 10%的增長(zhǎng)力來(lái)自于這些省的市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)力正在從省會(huì)、省中心城市向二、三線城市，或者三、四線釋放。這些都會(huì)需要大量的汽車漆，汽車漆將會(huì)有較大幅度的需求增長(zhǎng)。

在中國(guó)汽車原廠漆市場(chǎng)，75%～80%的市場(chǎng)份額是被國(guó)際品牌占領(lǐng)；在修補(bǔ)漆市場(chǎng)，75%左右的市場(chǎng)份額被國(guó)內(nèi)品牌所占領(lǐng)，但是，它們大部分占領(lǐng)的是修補(bǔ)漆中低端市場(chǎng)。

Recovery of Dimethylformamide From the Acrylic Fiber Device

ZHAO Yan-wu，HUANG Yong
（PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113001，China）

The acrylic fiber plant of Fushun Petrochemical Corporation introduced Dupont process technology, which adopted 2-step dry fiber spinning with Dimethylformamide (DMF) as solvent. In the production, the activated carbon fiber was used as adsorption material, the continuous absorber equipment was used to recover high concentration of dimethylformamide, which could significantly improve the recovery effect of DMF, reduce energy consumption and environment pollution.

Dry acrylic fiber; Dimethylformamide; Absorber

TQ 342

： A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 1671-0460（2014）07-1212-03

2013-12-28

趙衍武（1959-），男，山東肥城人，碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，研究方向：化工化纖工藝。E-mail：fsghz@sohu.com。