環(huán)己醇催化劑再生系統(tǒng)單向閥及管路的技術改造

朱炳梅，陳 輝，季新躍

(1.無錫市恒禾工程咨詢設計有限公司，江蘇無錫 214031;2.河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467013)

環(huán)己醇催化劑再生系統(tǒng)單向閥及管路的技術改造

朱炳梅1，陳 輝2，季新躍1

(1.無錫市恒禾工程咨詢設計有限公司，江蘇無錫 214031;2.河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467013)

在引進的環(huán)己醇生產裝置中，對苯加氫催化劑再生系統(tǒng)的單向閥和管路進行優(yōu)化改造，采用定位臺階固定單向閥、將泵的出口管線由單線改為雙線、采用低溫水強化泵體降溫等措施，有效解決了輸送料液造成的單向閥頻繁破裂、附屬管線堵塞、輸送泵工作不穩(wěn)定等問題，使裝置具備長周期穩(wěn)定運行的條件，取得了很好的社會和經濟效益。

單向閥;定位臺階;強化降溫;雙支管路

0 前言

環(huán)己醇生產裝置是河南神馬尼龍化工公司引進的核心裝置之一，也是世界上第二套實現工業(yè)化運行的環(huán)己醇生產線，采用的是日本旭化成公司開發(fā)的“苯部分加氫”生產工藝，該系統(tǒng)的核心部分為以苯和氫氣為原料，在釕—鋅催化劑的作用下，經過部分加氫反應制得環(huán)己烯產品及環(huán)己烷副產品，該工藝較傳統(tǒng)的環(huán)己烷氧化工藝，具有操作平穩(wěn)、安全環(huán)保、收率高、成本低的特點。在引進技術消化吸收的基礎上，經過十多年的技術改造和自主創(chuàng)新，不斷完善整套工藝技術，大幅度提升了裝置的技術水平和國產化率，特別是苯部分加氫催化劑和催化劑再生工藝已經基本實現了國產化，該裝置迄今為止在環(huán)己醇(酮)生產領域，仍然代表當今世界先進水平，該企業(yè)是我國環(huán)己醇產業(yè)化技術研究的核心基地和國家級高新技術企業(yè)。本文所述技術改造是針對連續(xù)化苯加氫催化劑再生系統(tǒng)進行的。

環(huán)己醇生產工藝中的催化劑再生工序，是將一部分催化劑漿液從苯加氫反應系統(tǒng)抽到加氫催化劑再生罐中，通過除油、氧化處理、煮沸、曝氣等再生處理，以恢復加氫催化劑活性，然后返回到苯加氫反應系統(tǒng)中，使催化劑得以重復利用。在引進技術中，裝置的催化劑再生系統(tǒng)采用間歇式工藝，再生周期短催化劑活性不能完全恢復，且設備處理能力低。為克服引進技術中催化劑間歇再生工藝的種種缺陷，企業(yè)自主設計了催化劑連續(xù)再生流程和設備，并實現了國產化，投入使用后催化劑再生效果良好。在運行磨合期間，也暴露出了一些問題，如單向閥頻繁破裂損壞密封失效、泵體溫度偏高影響運行、管路出現堵塞等，使得維修次數猛增，造成該工序頻頻停車，嚴重影響了設備的長周期穩(wěn)定運行。究其原因，主要是由于加氫催化劑漿液中，液相與微顆粒共存且高溫的特殊物性，加之單向閥體結構和管路設置不合理，以及泵體運行溫度偏高所致，如何用經濟合理的工藝技術解決上述問題，是本次技改的關鍵所在。

1 工藝過程

苯加氫生產系統(tǒng)是將苯接收器中預處理過的苯和用以調整催化劑漿液的高純水混合，經進料泵升壓后，進入第一加氫反應器底部的液體分散器內，氫氣經壓縮機至第一、二加氫反應器底部的氣體分散器內，催化劑漿液從加氫沉降槽由循環(huán)泵送入反應器，通過反應器攪拌使苯、氫氣和催化劑漿液均勻混合進行反應，反應后的物料和催化劑漿液的混合物在第一加氫反應器內從下向上流動，越過上部的溢流堰，

利用液位差進入第二加氫反應器底部的液體分布器，并與通入的氫氣進一步進行加氫反應，最后經溢流堰到加氫反應液沉降槽中靜置分離，相對密度小的油相送至裝置后處理系統(tǒng)的加氫閃蒸槽，相對密度大的催化劑漿液由循環(huán)泵抽出返回到第一加氫反應器。

2 技改方案

針對影響加氫催化劑再生系統(tǒng)連續(xù)運行影響比較大的問題，著重從三個方面進行了整改。

2.1 單向閥

改造前，單向閥的連接結構和密封面的設置比較簡單，未很好地考慮單向閥體的固定連接。當帶有脈沖的料液流經單向閥時，閥體中的閥球往復運動，產生振動而損傷閥座及閥芯密封面，加上管路系統(tǒng)因脈沖液流引起的振動，造成單向閥頻繁破裂和密封失效(見圖1所示)。

圖1 改造前進出口單向閥

改造后的單向閥體結構，借鑒了凹凸面法蘭的密封結構形式，并強化和利用閥體結構上的定位臺階將單向閥固定在泵體上，既有效地改善了密封面的密封效果，又有效地緩解閥球運動所引起的振動，大大地改善了單向閥閥座破裂和密封面失效的現象(見圖2、圖3所示)。

2.2 管路系統(tǒng)

圖4所示為技改前的管路設計，催化劑再生系統(tǒng)運行過程中，兩個循環(huán)泵輸送的催化劑料液，通過一個三通合為一路管線進入催化劑再生罐，是常規(guī)的管道設置思路。運行過程中，這段管線中含有固液二相的催化劑料液在三通附近，由于液流流型改變形成渦流，使催化劑料液中顆粒物在管路中沉積，造成出口管線頻繁堵塞，嚴重影響循環(huán)泵的輸送量。

圖2 改造后進口單向閥

圖3 改造后出口單向閥

改造后管線將兩個循環(huán)泵的出口管線分兩路，直接進入催化劑再生罐，并設置了高純水沖洗口，對再生泵底部管路適時沖洗，有效解決了管路堵塞的問題，如圖5所示。

圖4 催化劑再生泵出口管線改造前

圖5 催化劑再生泵出口管線改造后

2.3 泵冷卻系統(tǒng)

將泵的冷卻用冷媒由常規(guī)的循環(huán)冷卻水，改為入口溫度為5℃的低溫水，降低了泵體的運行溫度，保證了泵的使用性能，如圖6所示。

3 實施效果

3.1 運行效果

經過本次技改，催化劑再生系統(tǒng)的可靠運行周期由原來的檢維修頻次2次/月，提高到≤1次/季，基本上達到了本次技改的目標。

圖6 催化劑再生泵的冷凍水管路

3.2 技改經濟效果

檢維修費用:催化劑再生系統(tǒng)運行過程中催化劑再生設備每次維修費用約需13.886 6萬元。技改前檢維修頻次2次/月，改造后降至1次/季度，每年可節(jié)約維修費277.732萬元。

減少檢維修時間創(chuàng)造的價值:按檢維修時間1 d/次計算，環(huán)己醇裝置產量170 t/d，每噸1萬元，每年挽回經濟損失3 400萬元。減少催化劑的損失:每次檢維修損失的加氫催化劑約2 kg，加氫催化劑的價格為5萬元/kg，每年可減少經濟損失200萬元。

4 結論

將引進技術中苯加氫催化劑再生系統(tǒng)的間歇式工藝設備進行國產化改造，采用自主設計的連續(xù)化再生工藝，解決了國產化設備在磨合期間出現的單向閥頻繁破裂、泵體溫度偏高運行不穩(wěn)定、附屬管線易堵塞等諸多問題，使催化劑再生系統(tǒng)設備處理能力和自動化水平大幅度提高，再生周期縮短，工藝設備具備了長周期穩(wěn)定運行的條件，實現了引進技術核心設備的國產化創(chuàng)新，取得了很好的經濟和社會效益。

TQ050.2

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1003-3467(2015)10-0053-03

2015-07-25

朱炳梅(1962-)，女，高級工程師，從事化工工程咨詢、設計和管理工作，電話:13861710839;聯系人:季新躍(1959-)，男，高級工程師，從事化工工程設計和管理工作，電話:1592785856。