丙烯酰胺的結(jié)晶動(dòng)力控制系統(tǒng)改造

袁媛

（河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054048）

丙烯酰胺的結(jié)晶動(dòng)力控制系統(tǒng)改造

袁媛

（河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054048）

文章對(duì)丙烯酰胺水溶液結(jié)晶過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，探討了控制系統(tǒng)原理和改進(jìn)后的實(shí)踐效果。

丙烯酰胺；結(jié)晶；熱動(dòng)力控制

丙烯酰胺（簡(jiǎn)稱AM）單體為無(wú)色透明片狀結(jié)晶，是一種用途廣泛的重要精細(xì)化工原料，以它為單體合成的產(chǎn)品不下百種，其中以聚丙烯酰胺用途最為廣泛。近年來，生物催化水合法新工藝的出現(xiàn)及丙烯酰胺應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，使其產(chǎn)量有逐年增加的趨勢(shì)。催化水合法是丙烯腈與水在銅系催化劑的作用下，于70℃～120℃、0.4MPa壓力下進(jìn)行的液相水合反應(yīng)。CH2= CH-CN+H2O-→CH2=CHCONH2反應(yīng)后濾去催化劑，回收未反應(yīng)的丙烯腈，丙烯酰胺水溶液經(jīng)濃縮、冷卻等工藝得到丙烯酰胺結(jié)晶。本文圍繞丙烯酰胺水溶液冷卻結(jié)晶工藝展開討論。

1　丙烯酰胺水溶液結(jié)晶過程中出現(xiàn)的問題

目前，丙烯酰胺水溶液結(jié)晶是生物催化水合法生產(chǎn)丙烯酰胺的關(guān)鍵操作步驟。在結(jié)晶過程中，要同時(shí)完成提純和造粒兩個(gè)目的，是連接上下流程的樞紐，對(duì)產(chǎn)品的收率和質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。在丙烯酰胺生產(chǎn)結(jié)晶過程中存在很多問題，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：第一，結(jié)晶釜傳熱慢，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)；第二，結(jié)晶釜晶疤現(xiàn)象嚴(yán)重；第三，飽和度的波動(dòng)較大，導(dǎo)致結(jié)晶過程中包裹體和異形晶體量增加，出現(xiàn)偽晶或溶晶，降低了晶體的質(zhì)量和產(chǎn)量；第四，晶體析出完成后，通過料液泵至離心機(jī)，隨時(shí)間推移出現(xiàn)過載或料液過多流化干燥床結(jié)塊。

2　問題分析

鑒于以上幾個(gè)問題，作者對(duì)冷卻水溫度、溶液溫度、攪拌強(qiáng)度、出料速度進(jìn)行精細(xì)的計(jì)算及實(shí)地測(cè)試，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類分析，綜合為以下幾個(gè)方面。

2.1結(jié)晶釜傳熱慢，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)

由于結(jié)晶釜內(nèi)換熱裝置約束了換熱形式，在無(wú)法更改換熱形式的前提下，通過調(diào)整通過換熱裝置的冷卻鹽水量來控制結(jié)晶所需的時(shí)間。

2.2結(jié)晶釜晶疤現(xiàn)象嚴(yán)重

到了結(jié)晶溫度后析出晶體，由于冷卻壁同釜內(nèi)溫差較大，容易附著在釜壁形成晶疤，造成換熱效率嚴(yán)重下降，而車間又進(jìn)一步降低鹽水溫度，進(jìn)而產(chǎn)生更厚的晶疤，嚴(yán)重地影響了結(jié)晶的產(chǎn)量。

2.3飽和度波動(dòng)的影響

由于飽和度的波動(dòng)較大，導(dǎo)致結(jié)晶過程中包裹體和異形晶體量增加，出現(xiàn)偽晶或溶晶，造成晶體質(zhì)量的降低和產(chǎn)量下降。由于不同溫度下丙烯酰胺溶解度不同，在析出晶體的同時(shí)產(chǎn)生熱量，使溶液溫度上升，導(dǎo)致飽和度波動(dòng)較大，并且，由于釜壁形成晶疤影響換熱效率，導(dǎo)致溶液溫度上升影響晶體的析出。

2.4出現(xiàn)過載或液料過多使流化干燥床結(jié)塊

晶體析出完成后，通過料液泵至離心機(jī)隨時(shí)間推移出現(xiàn)過載或液料過多，使流化干燥床結(jié)塊。由于出料時(shí)間較長(zhǎng)，前期析出晶體少，后期析出晶體多，而卸料電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度恒定，導(dǎo)致前期結(jié)晶體經(jīng)離心干燥后進(jìn)入流化干燥床，因前期晶體少，而后期又超過流化干燥床單位干燥量，造成結(jié)塊淹床。

3　控制系統(tǒng)原理的建立

生產(chǎn)過程中，結(jié)晶部分控制系統(tǒng)可以編程控制器（PLC）為控制核心，觸摸屏（F940GOT）為人機(jī)界面，采用高性能變頻器驅(qū)動(dòng)結(jié)晶釜攪拌電機(jī)及卸料電機(jī)，溫度傳感器與FX2N-2AD組成檢測(cè)單元。

生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，通過對(duì)釜內(nèi)溫度檢測(cè)模塊的檢測(cè)信號(hào)反饋給可編程控制器（FX2N-2AD），通過可編程控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及溫度控制區(qū)間（可由GOT設(shè)定），經(jīng)輸出點(diǎn)組合對(duì)結(jié)晶釜拌槳電機(jī)變頻器進(jìn)行多段速控制，并且，根據(jù)不同的溫度區(qū)域人為調(diào)整鹽水閥門開啟量，可以很好的控制釜內(nèi)溶液降溫速度、晶體析出速度、晶體析出數(shù)量及減少釜壁晶疤現(xiàn)象；達(dá)到卸料溫度時(shí)通過可編程控制器（PLC）內(nèi)部記時(shí)（記時(shí)可由GOT設(shè)定），分成幾個(gè)階段，經(jīng)過輸出點(diǎn)組合對(duì)卸料電機(jī)變頻器進(jìn)行多段速控制，可以很好的解決因卸料電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度恒定，導(dǎo)致前期料液體內(nèi)含晶體少，而后期料液所含晶體量超過流化干燥床單位干燥量，造成結(jié)塊淹床的現(xiàn)象。

4　改進(jìn)后的實(shí)踐效果

通過對(duì)控制系統(tǒng)的改進(jìn)，有效的控制了結(jié)晶過程中的幾個(gè)困難點(diǎn)。經(jīng)過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)前后的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)使用新的動(dòng)力控制系統(tǒng)后，丙烯酰胺結(jié)晶率大大升高，系統(tǒng)耗時(shí)明顯減少，既降低了能源消耗，又降低了生產(chǎn)成本，且提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，對(duì)部分崗位取消了定崗人員，減少了人員消耗。

［1]沈金玉，梅文斌.丙烯酰胺的結(jié)晶熱動(dòng)力學(xué)［J］.精細(xì)化工，2004，19（4）：244-247.

［2]史鐵鈞，周亞斌，王華林，等.小本體聚丙烯及其接枝丙烯酰胺的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)［J］.化工學(xué)報(bào)，2005，56（11）：2240-2244.

The Transformation of Crystal Power Control System of Acrylamide

YUANYuan
（Hebei Institute of Machinery Electricity，Xingtai 054048，China）

This paper analyzes the problems occurred in the crystallization process ofacrylamide aqueous solution，and discusses the principle of the control systemand the practical effect ofthe improvement.

Acrylamide；Crystallization；Thermal control

TQ033

B

1674-8646（2015）07-0070-01