降低三聚甲醛裝置苯消耗量的方法

丁少軍，杜念友

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油項目建設(shè)指揮部，寧夏 靈武 750411)

生產(chǎn)工藝

降低三聚甲醛裝置苯消耗量的方法

丁少軍，杜念友

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油項目建設(shè)指揮部，寧夏 靈武 750411)

自三聚甲醛裝置投用以來苯的單耗一直居高不下，通過對苯消耗過高的分析，討論了影響苯消耗的各種因素，探討了降低苯消耗的措施。實踐證明，改進(jìn)后的工藝技術(shù)合理，方法可行，苯的消耗大幅降低。

三聚甲醛裝置；萃取 劑；單耗；降低

國內(nèi)三聚甲醛（TOX）生產(chǎn)工藝中，生產(chǎn)單元主要分為合成單元和精制單元。由于三聚甲醛同水存在共沸現(xiàn)象，用精餾的辦法不能得到精三聚甲醛，TOX水溶液無法借助精餾作用將TOX與水完全分離，在三聚甲醛的提濃過程中，一般采用結(jié)晶或者萃取的方法跨過共沸點得到三聚甲醛[1]。三聚甲醛結(jié)晶是先將粗品三聚甲醛、水和甲醛混合溶液進(jìn)行蒸餾，將餾出物降溫到-5℃左右，90%以上的三聚甲醛可結(jié)晶出來，將結(jié)晶從母液中分離出來后，使其完全熔融，然后將副產(chǎn)物蒸出去即可得到三聚甲醛純品[2]。三聚甲醛萃取是以苯作為萃取劑，苯與TOX的親合力大于水與TOX，且苯的比重小于水，易與水分離，萃取液先將TOX自水溶液中萃取出，然后借助TOX與苯萃取液沸點差異大以蒸餾方式分離，最終得到的TOX的濃度大于99.5%[3]。

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤化工分公司聚甲醛廠三聚甲醛裝置選擇以苯作為萃取劑的萃取工藝[4]。裝置自投用以后存在苯消耗量與理論設(shè)計值相差較大的問題，設(shè)計單耗為0.1kg（以t聚甲醛計），2012年實際單耗為9.55 kg。苯作為一種有毒有害致癌化學(xué)品，如果在生產(chǎn)過程中過量消耗不僅會對生產(chǎn)操作人員造成潛在的危害，對生產(chǎn)裝置也有重要的影響。首先苯進(jìn)入尾氣洗滌系統(tǒng)，尾氣最終送至焚燒爐進(jìn)行焚燒后排放至大氣。由于含苯尾氣在焚燒爐中的焚燒溫度較低（850～950℃），造成焚燒后煙氣中帶有大量炭黑，導(dǎo)致焚燒爐廢鍋換熱管內(nèi)壁上粘著大量炭黑，換熱管效率下降，排放煙氣超溫、冒黑煙、副產(chǎn)S4蒸汽減少。同時，由于尾氣經(jīng)由尾氣洗滌負(fù)壓系統(tǒng)抽送至焚燒爐，廢氣量波動較大，爐溫在750～1050℃波動，對焚燒爐安全穩(wěn)定運(yùn)行影響較大。焚燒爐不穩(wěn)定運(yùn)行或者停車吹掃廢鍋換熱列管，廢氣將從排氣筒直接排放至大氣，造成環(huán)境污染、資源浪費(fèi)。其次苯溶解到水中，雖然苯與水極性不同，溶解度較低，但1m3水仍然最大可溶解1.8kg的苯，含苯的物料被送至甲醇回收系統(tǒng)，由甲醇回收塔塔頂回收粗甲醇，最終送至甲醛制備氧化反應(yīng)生成甲醛。因反應(yīng)溫度只有620～660℃，苯進(jìn)入反應(yīng)器后不能完全燃燒，容易在銀催化劑上發(fā)生樹脂化和結(jié)炭作用，堵塞銀粒表面的孔隙，其活性表面容易被覆蓋，催化劑孔隙被堵塞，使催化劑粘聚在一起，造成床內(nèi)局部阻力上升，反應(yīng)氣走短路，直接導(dǎo)致催化劑利用率降低，壽命縮短。

1 苯消耗高的原因分析

為了降低苯的單耗，保證裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行，我們對生產(chǎn)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到以下7個原因：

1）苯儲罐溫度控制過高，造成苯揮發(fā)損失；

2）萃取單元物料夾套管線的夾套采用80℃水伴熱，溫度過高，造成系統(tǒng)溫度較高，最終導(dǎo)致TOX+苯儲槽溫度偏高，苯揮發(fā)損失；

3）苯儲罐、TOX+苯儲罐等含苯物料儲罐壓力偏高，呼吸閥始終處于開啟狀態(tài)，造成苯揮發(fā)損失；

4）苯與三聚甲醛分離塔塔頂冷凝器和冷卻器溫度控制偏高，塔頂不凝氣中苯含量增高，不凝氣經(jīng)苯汽水封箱洗滌后進(jìn)入尾氣洗滌系統(tǒng)，最終送至焚燒爐焚燒；

5）苯與三聚甲醛分離塔操作不穩(wěn)定，塔頂受槽苯相和水相界面波動，或界面計失真，造成苯跑至水相，被抽送至甲醇回收系統(tǒng)，造成苯損失；

6）苯汽水封箱噴淋水量偏小，由于苯在水中溶解度較小，因此不凝氣中的苯溶在噴淋水中的量減少，大部分送至尾氣洗滌系統(tǒng)。淋水量偏小使苯汽水封箱溫度偏高，進(jìn)一步降低了苯在水中的溶解度；

7）分析化驗人員取樣置換液以及做完分析后的樣品當(dāng)作廢液全部倒入廢水儲槽，而這些樣品中大部分含有苯，造成苯的損失。

2 采取的措施

根據(jù)以上7個原因，在不影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，我們制定了以下相應(yīng)的措施：

1）將苯儲罐恒溫器80℃水上回水閥門關(guān)閉，投用循環(huán)冷卻水，將苯儲罐溫度由45～50℃降至35～40℃，減少苯儲罐苯揮發(fā)損失。同時，降低苯的溫度，進(jìn)而降低了萃取塔的萃取溫度。

2）將萃取單元物料夾套管線的夾套水由80℃熱水改為50℃熱水，從而將TOX+苯儲槽的溫度由原來的60～65℃左右降至50～53℃，減少了TOX+苯儲槽苯的揮發(fā)損失。

3）在尾氣洗滌系統(tǒng)廢氣回收塔最遠(yuǎn)端安裝負(fù)壓表，以該表為微負(fù)壓為條件，調(diào)整尾氣洗滌系統(tǒng)負(fù)壓控制值，負(fù)壓由-3.5kPa升至-2.7kPa，降低苯儲罐、TOX+苯儲罐等含苯物料儲罐呼吸閥背壓，減少因呼吸閥背壓過大，呼吸閥始終處于開啟狀態(tài)造成的苯揮發(fā)損失。

4）在保證苯與三聚甲醛分離塔塔頂冷凝器和冷卻器不堵塞的條件下，將冷凝器出口溫度由60～65℃降至55～60℃，將冷卻器出口溫度由40～45℃降至35～38℃。同時冷凝器和冷卻器溫度降低，塔底形成負(fù)壓，負(fù)壓有利于苯與三聚甲醛的分離，有利于塔底三聚甲醛產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

5）控制苯與三聚甲醛分離塔操作平穩(wěn)運(yùn)行，避免塔頂受槽界面的波動，確保苯相和水相分層的穩(wěn)定。每班必須進(jìn)行遠(yuǎn)傳界面計與現(xiàn)場界面計的對照，避免界面計的失真，造成苯相跑至水相，被抽送至甲醇回收系統(tǒng)，隨回收的雜醇送至甲醛制備單元反應(yīng)生成甲醛，減少了苯的損失。

6）將苯汽水封箱噴淋水量由0.50～0.55m3·h-1調(diào)整為0.60～0.65m3·h-1，使水封箱頂部排氣管線溫度由40℃左右降至室溫，利用噴淋水將氣相的苯吸收形成液體送回系統(tǒng)回收使用。

7）分析化驗人員取樣置換液以及做完分析后的樣品全部回收至系統(tǒng)內(nèi)，減少因取樣造成的液相損失。

3 措施實施后的效果

2013年1 月上述措施開始實施，當(dāng)月苯消耗量就顯著下降，在保證關(guān)鍵指標(biāo)不變的情況下，我們不斷找出最佳操作技巧，裝置運(yùn)行至今，對前后各一年時間的聚甲醛產(chǎn)量及苯消耗量進(jìn)行了統(tǒng)計，結(jié)果見表1。

表1 2012年1月-2013年11月聚甲醛產(chǎn)量和苯消耗統(tǒng)計表

由表1可以看出，措施實施后，苯的消耗量大幅降低，苯單耗由2012年9.55kg·t-1降低為2013年3.08kg·t-1（截止2013年11月底），下降幅度達(dá)到67.75%，取得了顯著的效果。

4 結(jié)論

改造實踐證明，改進(jìn)后的工藝技術(shù)合理，方法可行，苯的消耗由9.55kg·t-1降到3.08kg·t-1，降低了生產(chǎn)成本，提高了社會、節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益。

1）社會效益：焚燒爐廢鍋換熱管內(nèi)壁上粘著的炭黑大大降低，未再出現(xiàn)排放煙氣超溫、冒黑煙現(xiàn)象，副產(chǎn)S4蒸汽恢復(fù)至正常值，焚燒爐保持連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，爐溫不再頻繁大幅度波動，杜絕含苯廢氣直排大氣的現(xiàn)象，避免了環(huán)境污染，減少了對員工健康的損害。甲醇回收系統(tǒng)中回收甲醇中損失苯的濃度由2012年的平均2.476%下降為2013年平均2.097%，因2013年回收甲醇濃度較2012年有所提升（2012年甲醇濃度為71.09%，13年甲醇濃度為75%），回收甲醇中損失苯的濃度已下降為1.97%。甲醛制備反應(yīng)器銀催化劑析炭現(xiàn)象明顯減少。

2）節(jié)能效益：每生產(chǎn)1t聚甲醛減少苯消耗6.47kg·t-1，聚甲醛t成本節(jié)約64.38元。

3）經(jīng)濟(jì)效益：按照2013年11月底聚甲醛產(chǎn)量42614t計算，減少苯消耗費(fèi)用：42614t·a-1×6.47kg·t-1×9.95元·kg-1=2743340元·a-1。

[1] 王廣銓，王桂英，秦建國.三聚甲醛萃取—精餾新工藝及過程優(yōu)化[J].計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，1993(4)：298-102.

[2] 王仕超，劉剡，要亮.三聚甲醛工藝萃取工序控制要點分析[J].科技風(fēng)，2013(8)：128.

[3] 施長美.應(yīng)用精餾技術(shù)改善三聚甲醛質(zhì)量[D].上海：華東理工大學(xué)，2012.

[4] 王文周，厲波.一種聚甲醛生產(chǎn)過程中降低苯消耗的裝置：中國，201120428683[P].2012-08-01.

Measure of Reducing Benzene Consumption inTrioxymethylene Device

DING Shao-jun， DU Nian-you
(Coal to Liquid Project of Shenhua Ningxia Coal Industry Group ， Lingwu 750411， China)

TQ 224

B

1671-9905(2014)12-0045-03

丁少軍，男，本科，現(xiàn)主要從事煤制油油品合成與加工項目工藝技術(shù)管理工作，E-mail：dingshaojun@snctl.com

2014-11-03