精己二酸產(chǎn)品質(zhì)量影響因素的探討

孟凡月，馬琳琳，董 鵬，江 琳，郭景龍

(中國石油遼陽石化分公司尼龍廠，遼陽 111003)

遼陽石化己二酸裝置采用硝酸氧化法，即以環(huán)己醇和環(huán)己酮為原料，經(jīng)硝酸氧化生產(chǎn)粗己二酸，再經(jīng)過脫色、結(jié)晶、分離、干燥后制得精己二酸。精己二酸的水分、色度及硝酸鹽含量是比較關鍵的質(zhì)量指標，如果這3項指標超標，不僅外觀發(fā)黃、物料結(jié)塊，直接影響產(chǎn)品外在形象，而且會對客戶的后續(xù)生產(chǎn)造成極大影響，因此控制精己二酸產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)中的主要研究方向。

1 工藝簡介

以銅和釩作為催化劑，由環(huán)己醇和環(huán)己酮的混合物經(jīng)硝酸氧化制得己二酸混合物［1］。生成的己二酸混合物經(jīng)結(jié)晶、濃縮、離心分離得到工業(yè)級己二酸，工業(yè)級己二酸經(jīng)溶解、活性炭脫色、過濾、結(jié)晶、濃縮、離心、干燥、包裝后得到成品精己二酸。

2 產(chǎn)品中水分的影響因素

2.1 結(jié)晶工序

精己二酸結(jié)晶器是典型的CMSMPR多級閃蒸器，具有全混懸浮、全混出料、連續(xù)結(jié)晶的特點。在結(jié)晶過程中，各室溫度、晶種回流量等操作參數(shù)會影響己二酸的晶體粒度及晶體粒度分布。若出現(xiàn)晶體粒度過小、晶體粒度分布廣等情況，后續(xù)的干燥操作將變得十分困難［2］。

精己二酸結(jié)晶器共有12個分隔室，其中第2室接收一定量的回流漿料，回流漿料中的結(jié)晶粒子作為結(jié)晶晶種。結(jié)晶器操作時最重要的是控制各結(jié)晶室的溫度和回流比。實際生產(chǎn)操作情況與實驗結(jié)果表明，當結(jié)晶器進料的結(jié)晶點在(78±2)℃、第1室操作溫度在(81±2)℃、第2室溫度在80～81℃、結(jié)晶器第3～12室溫度均勻下降、回流比為10%～12%的情況下，結(jié)晶產(chǎn)品中細小粒子的數(shù)量降低，粒子分布較好，平均粒子尺寸增大，結(jié)晶質(zhì)量較好，有利于后續(xù)濃縮離心工序的運行。

2.2 濃縮離心工序

濃縮離心工序控制著后續(xù)干燥工序的進料情況。如果增濃器出料較稀，在己二酸漿料離心脫水過程中，會導致物料中殘留母液水過多，進入后續(xù)干燥工序后，容易造成物料結(jié)塊，干燥效果不理想;如果增濃器出料較濃，會導致出料不暢，造成離心機下料功率波動，同樣在脫水過程中殘留水量過多，影響后續(xù)干燥效果。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗得出，增濃器重度控制在7.8 t時，出料濃度較合適，出料順暢［3］。

離心機的推料次數(shù)對成品精己二酸中的水分及硝酸鹽含量也影響較大。為確定最佳操作條件，對離心機推料次數(shù)進行調(diào)整實驗，結(jié)果見表1。在離心機進料功率等其他條件不變的情況下，離心機推料次數(shù)對成品色度影響不大，但對成品的含水量及硝酸鹽含量影響較大。推料次數(shù)控制在58次/min時，產(chǎn)品質(zhì)量較好，水分和硝酸鹽含量都控制在較低水平。

表1 離心機推料次數(shù)對成品中水分及硝酸鹽含量的影響

2.3 干燥工序

目前己二酸干燥采用干燥塔和流化床2種干燥方法。以流化床為例，流化床的風速、風溫的控制對水分的影響至關重要。當風速達到臨界流化速度時，己二酸顆粒開始懸浮于上升的氣流中，物料中的水分被氣流帶走達到干燥的效果，風速越大，流化床床層越高;當風速產(chǎn)生的浮力大于己二酸顆粒重量時，己二酸顆粒將被氣流帶走，隨著風速的增大，氣流夾帶的己二酸物料也增多。因此，流化風速必須維持在一定的范圍，既要使物料能夠流化，達到干燥效果，又要使床層高度處在控制范圍內(nèi)，避免己二酸被過多帶走，影響產(chǎn)品收率。

為確定流化床最佳控制參數(shù)，以己二酸產(chǎn)品中的水分以及產(chǎn)品收率為指標，進行對比實驗，結(jié)果見表2。流化床進風量在3.5×104m3/h時，風量不足，物料未得到充分流化，水分偏高，即使相應升高進風溫度，對產(chǎn)品水分影響也有限，部分物料板結(jié)在流化床內(nèi)，收率偏低;進風量為4.0×104m3/h時，流化效果明顯，水分達到控制指標要求，收率95%，相應升高進風溫度，對干燥效果影響不大;進風量為4.5×104m3/h時，干燥效果同樣達到控制要求，但是風量明顯過大，流化床層過高，帶走過多己二酸，產(chǎn)品收率明顯下降。因此，將流化床進風量控制在4×104m3/h，進風溫度控制在156～160℃時，干燥效果最好，收率最高。

表2 流化床風量及進風溫度對產(chǎn)品的影響

3 色度影響因素

3.1 吸附效果

在活性炭處理罐內(nèi)活性炭與粗己二酸混合，通過吸附作用去除雜質(zhì)，其吸附效果將直接影響精己二酸產(chǎn)品的色度。實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)吸附效果差主要有以下幾種原因:

(1)活性炭處理罐內(nèi)溶液混合不均，活性炭易在罐底形成沉淀，不能與粗酸充分接觸，影響吸附效果。為解決混合不均問題，實際生產(chǎn)中在罐底部增加一根公用風管，不斷通入公用風，減少活性炭的沉積，使其與粗酸充分混合接觸，增強其吸附能力。

(2)活性炭粒度大小不均，雜質(zhì)較多，吸附能力差異較大，影響吸附效果。通過對比實驗，確定本裝置適用的活性炭的規(guī)格指標如表3所示［4］。

表3 活性炭規(guī)格指標

3.2 活性炭加量

在生產(chǎn)負荷為200 t/d時，對活性炭加量進行調(diào)整，并取樣分析，得出最佳配制方案，結(jié)果見表4。活性炭加量為80 kg/d時，色度明顯超標，表明活性炭加量過少;活性炭加量為100 kg/d時，色度明顯下降，產(chǎn)品質(zhì)量基本達標;當活性炭加量為120 kg/d時，色度降至1，產(chǎn)品質(zhì)量達到優(yōu)級品指標，但繼續(xù)加入活性炭時，對其色度影響不大。在實際生產(chǎn)中，為了提升產(chǎn)品市場競爭力，活性炭加量約為120 kg/d。

表4 活性炭加量對色度的影響

3.3 外界因素

外界因素的影響主要是因離心機故障，潤滑油泄漏進入系統(tǒng)中，與己二酸料液混合，經(jīng)離心機離心作用，一部分附著在己二酸物料表面，另一部分隨母液水回流至緩沖罐R404內(nèi)，繼續(xù)向下游工序進料，進而造成色度超標。

為避免因離心機故障而影響產(chǎn)品質(zhì)量，實際生產(chǎn)中必須做到以下幾點:(1)保證設備檢修質(zhì)量，避免因設備檢修問題影響產(chǎn)品質(zhì)量;(2)加強設備巡檢和日常維護;(3)與分析人員及時溝通，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4 硝酸鹽含量影響因素

影響產(chǎn)品硝酸鹽含量的主要因素是粗酸洗滌效果和精酸洗滌效果，洗滌效果直接決定產(chǎn)品的硝酸鹽含量。分別對粗酸離心機和精酸離心機的洗滌效果進行比較，結(jié)果見表5。

表5 離心機洗滌效果比較

粗酸洗滌過程中，隨著洗滌水量的增大，硝酸鹽含量逐漸減少，但水量達到1∶1時，硝酸鹽含量反而升高，這是因為洗滌水量過大時，母液水不能及時排出，洗滌后的粗酸重新被含硝酸鹽的水浸泡，硝酸鹽含量反而升高;精酸洗滌過程中，隨著洗滌水量的增大，硝酸鹽含量逐漸降低，但實際生產(chǎn)中不能無限加大洗滌水量，因為洗滌水量過大時會影響產(chǎn)品水分，增大單耗。

5 實際生產(chǎn)中的問題

(1)由于長時間運行，結(jié)晶器內(nèi)部會逐漸結(jié)疤，疤塊過大時會影響生產(chǎn)的正常進行，因此在實際生產(chǎn)中需要定期清疤，而清疤過程中物料結(jié)晶會受影響。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)晶器清疤時應適當降負荷，降低對干燥工序的影響。

(2)流化床實際操作中應該避免增濃器出料過稀及離心機下料量過大，一旦離心機下料較稠，物料在流化床內(nèi)板結(jié)，影響流化床干燥操作，甚至造成死床。

(3)活性炭加量應該根據(jù)生產(chǎn)負荷隨時調(diào)整，靈活變化。

(4)離心機洗滌水不可無限加大，過度增大洗滌水量，不但會影響產(chǎn)品水分，而且母液水量過大會對硝酸回收工序造成較大壓力，實際生產(chǎn)中以洗滌效果理想、達到控制指標即可。

6 結(jié)論

實際生產(chǎn)中，通過控制結(jié)晶器溫度及回流比、增濃器重度、離心機下料、流化床風量及溫度等可有效控制產(chǎn)品水分;通過控制活性炭投入量、使活性炭與粗酸充分攪拌，可有效控制產(chǎn)品色度;通過控制離心機洗滌水量、可有效控制產(chǎn)品的硝酸鹽含量。根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行適當調(diào)整，可避免產(chǎn)品質(zhì)量波動。

［1］遼陽石化.新己二酸裝置操作規(guī)程［M］.2011.

［2］周禹君.流化床干燥己二酸影響因素的探討［J］.干燥技術(shù)與設備，2009(7):283.

［3］包紅.關于降低精己二酸色度、硝酸鹽含量的探討［J］.遼陽石油化工高等?？茖W校學報，2000，16(3):23－26.

［4］Liu C H，Zhang D H，Sun C G，et al.The modeling and simulation of a multistage crystallizer［J］.The Chemical Engineering Journal，1991，46(1):9 －14.