50 kt/a糠醇裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行總結(jié)

龔普勤，張　鵬，周　翔，張　永

(河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng)　453731)

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50 kt/a糠醇裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行總結(jié)

龔普勤，張鵬，周翔，張永

(河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng)453731)

摘要：對(duì)我公司50 kt/a糠醇裝置的工藝特點(diǎn)進(jìn)行了簡要的介紹，著重闡述了該工藝流程存在的問題和項(xiàng)目建設(shè)中采取的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，通過這些改進(jìn)，基本解決了中壓液相加氫法生產(chǎn)糠醇的難題。該項(xiàng)目投運(yùn)后，短期內(nèi)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：糠醇生產(chǎn)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；運(yùn)行總結(jié)

1前言

糠醇,又稱呋喃甲醇,是一種重要的有機(jī)化工原料，由糠醛加氫制得。主要用于機(jī)制鑄造工業(yè)的粘合劑、防腐劑、涂料、樹脂的稀釋劑和改性劑及合成橡膠、農(nóng)藥等工業(yè)中的原料。由糠醇制得的增塑劑的耐寒性優(yōu)于丁、辛醇酯類增塑劑,糠醇還可以用于有機(jī)合成,經(jīng)水解制得的乙酰丙酸(果酸)是營養(yǎng)藥物果糖酸鈣的中間體。

近年來隨著國內(nèi)制造業(yè)的飛速發(fā)展,糠醇產(chǎn)品的需求也越來越重要。我公司是以合成氨、尿素為主的生產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)副產(chǎn)CO2、H2、CO等相關(guān)聯(lián)產(chǎn)氣體產(chǎn)品。為發(fā)揮公司內(nèi)部資源優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合效益的最大化，我公司決定新建一套50 kt/a糠醇生產(chǎn)裝置。

2糠醇生產(chǎn)工藝流程

我公司的糠醇生產(chǎn)采用業(yè)內(nèi)成熟先進(jìn)的糠醛中壓液相加氫工藝，主要流程如下：糠醛經(jīng)糠醛進(jìn)料泵打入預(yù)混罐中，在預(yù)混罐中加入一定配比的糠醇催化劑，糠醛與催化劑在預(yù)混罐中經(jīng)攪拌機(jī)初步混合均勻，然后進(jìn)入混料罐進(jìn)一步攪拌，充分混合后經(jīng)糠醛泵加壓與氫氣壓縮機(jī)來的氫氣混合進(jìn)入糠醇合成塔中。在糠醇合成塔內(nèi)，一定量的糠醛和過量的氫氣在高溫和高壓條件下，在催化劑的作用下發(fā)生加氫反應(yīng)，生成粗糠醇，粗糠醇經(jīng)過冷卻、氫氣分離，進(jìn)入過濾系統(tǒng)過濾掉絕大部分催化劑后，進(jìn)入糠醇精餾工段進(jìn)行精餾制得到精糠醇。

2.1　中壓液相加氫法生產(chǎn)糠醇存在的主要問題

(1) 自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。國內(nèi)糠醇都是微小企業(yè)，行業(yè)自動(dòng)化程度較低，技術(shù)發(fā)展較慢。比如在配料系統(tǒng)一般采用人工間歇配料；同時(shí)，由于中壓液相法所用的反應(yīng)器為管式反應(yīng)器，反應(yīng)過程中糠醇容易在反應(yīng)塔底部結(jié)焦，需要對(duì)反應(yīng)塔進(jìn)行拆塔除焦，由于單塔生產(chǎn)周期只有15-30 d，因此操作人員需要定期對(duì)糠醇反應(yīng)塔進(jìn)行拆塔檢修。

(2)管道容易堵塞。由于糠醛和催化劑混合容易沉淀，造成糠醛進(jìn)料泵進(jìn)口管道經(jīng)常堵塞。當(dāng)反應(yīng)塔出現(xiàn)垮溫現(xiàn)象時(shí)，需要通過開車罐原料進(jìn)行補(bǔ)救措施，由于管道堵塞導(dǎo)致垮溫時(shí)間較長，易導(dǎo)致不合格產(chǎn)品出塔，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)運(yùn)行能耗較高。通過考察國內(nèi)同類型生產(chǎn)廠家，在糠醇反應(yīng)塔內(nèi)的反應(yīng)熱沒有合理回收利用，蒸汽消耗偏高；同時(shí)過量的氫氣在高壓分離器分離出來后，又重新減壓送至壓縮機(jī)進(jìn)口，大量的循環(huán)氫氣在減壓后重新加壓，導(dǎo)致壓縮機(jī)電耗高。

(4)催化劑過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在缺陷。采用開放式離心過濾系統(tǒng)，流程復(fù)雜，設(shè)備較多，且不能夠連續(xù)生產(chǎn)。同時(shí)由于離心過濾系統(tǒng)采用開放式，造成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差。

2.2　糠醇裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化與改進(jìn)措施

在項(xiàng)目建設(shè)前期，我們針對(duì)國內(nèi)外糠醇生產(chǎn)工藝進(jìn)行了大量的調(diào)研，同時(shí)也與相關(guān)生產(chǎn)廠家進(jìn)行了溝通，取得了大量的數(shù)據(jù)，通過整理分析，理清了生產(chǎn)工藝中存在的難點(diǎn)問題。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，我們針對(duì)這些問題都進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，主要有以下幾點(diǎn)：

(1) 將人工配料改為自動(dòng)配料?？啡┤斯づ淞蟿趧?dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)也不夠準(zhǔn)確，在預(yù)混管上增加自動(dòng)配料系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)原料糠醛、催化劑采用自動(dòng)計(jì)量稱重，通過DCS編程控制糠醛與催化劑配料比自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)配料系統(tǒng)的自動(dòng)化。通過該配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅減少了配料工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證了原料糠醛與催化劑配料的平穩(wěn)，減輕了對(duì)糠醛反應(yīng)器的不利影響。通過這一改造，目前除現(xiàn)場(chǎng)巡檢外，配料系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)不需要人工操作，全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

(2) 反應(yīng)器底部進(jìn)料口增加高壓混合器。由于糠醛、催化劑、氫氣三者分別屬于液相、固相、氣相三種相態(tài)，為得到較快的反應(yīng)以速率，就必須使催化劑與糠醛快速并充分混合，同時(shí)還要防止催化劑在糠醇反應(yīng)塔底部沉積，影響反應(yīng)溫度，造成反應(yīng)塔結(jié)焦。通過增加高壓混合器，使三者在反應(yīng)塔內(nèi)部混合更加均勻，提高了反應(yīng)效率，延長了單塔運(yùn)行周期，使得檢修周期由2周左右提高到了30-40 d，降低了維修強(qiáng)度，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

(3) 增加反應(yīng)塔中下部測(cè)溫點(diǎn)。使得反應(yīng)塔有底部、中下部、中上部、頂部四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，保證能夠檢測(cè)反應(yīng)塔在不同生產(chǎn)負(fù)荷時(shí)的熱點(diǎn)溫度，便于判斷反應(yīng)塔內(nèi)的反應(yīng)情況和主反應(yīng)位置，采取更具針對(duì)性的調(diào)節(jié)措施?？刂茒A套蒸汽壓力及冷卻熱水流量，減少生產(chǎn)波動(dòng)。同時(shí)還能很好的判斷出反應(yīng)塔內(nèi)結(jié)焦情況，為反應(yīng)塔拆塔除焦提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。

(4)反應(yīng)熱回收利用?？反挤磻?yīng)器原設(shè)計(jì)采用循環(huán)水冷卻，反應(yīng)熱量全部帶入循環(huán)水中，造成大量的熱量損失。通過改進(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，串聯(lián)一個(gè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生低壓蒸汽供糠醇精制工段使用，回收利用系統(tǒng)反應(yīng)熱。

(5)將氫氣壓縮機(jī)分開為增壓機(jī)和循環(huán)機(jī)。因?yàn)榭啡┘託浞磻?yīng)是一個(gè)氫氣過量的反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)以最佳反應(yīng)速率進(jìn)行時(shí)，氫氣的循環(huán)量是加氫反應(yīng)消耗氫氣量的2-3倍。如果直接將大量的循環(huán)氫氣重新減壓至壓縮機(jī)進(jìn)口壓力，然后重新加壓使用，浪費(fèi)大量的電能。通過工藝流程分析，我們創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將壓縮機(jī)的功能拆分為增壓機(jī)和氫氣循環(huán)機(jī)。這樣，循環(huán)氫氣就不需要減壓，直接通過循環(huán)機(jī)加壓回到糠醇反應(yīng)器進(jìn)口進(jìn)入反應(yīng)。減少大量的能量浪費(fèi)。

(6)采用斜管沉降過濾器代替離心沉淀系統(tǒng)。斜管沉降過濾器是根據(jù)平流式沉淀原理，在容器內(nèi)增加許多斜管填料后，加大水池過液斷面的潤濕周邊，同時(shí)減小水力半徑，這樣在同一水平流速V下，大大降低雷諾系數(shù)Re，減少水的湍動(dòng)，促進(jìn)沉降進(jìn)行。同時(shí)在泥渣懸浮層上方安裝60°的斜管組件，使粗醇液中的懸浮物、固化物在斜管側(cè)表面積聚成薄泥層，依靠重力作用滑回泥渣懸浮層，進(jìn)入集泥斗，由排泥管排出污泥池綜合利用。上清液為沉淀后粗糠醇逐漸上升至集液管排出，直接進(jìn)入糠醇精制工段。通過這一設(shè)計(jì)改進(jìn)，整個(gè)沉降過濾系統(tǒng)只設(shè)置一臺(tái)沉降過濾器，減少了傳動(dòng)設(shè)備。斜管沉降過濾器采用全封閉式，減少有機(jī)物揮發(fā)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)更環(huán)保。

3結(jié)語

通過對(duì)糠醇項(xiàng)目前期調(diào)研、分析，并采取多項(xiàng)優(yōu)化措施，解決了該項(xiàng)目生產(chǎn)工藝存在的多種難題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益。該裝置自2015年4月份一次投料成功，5月底針對(duì)開車出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了短暫停車處理。6月份重新開車后，平均日產(chǎn)精糠醇在170 t以上，整套裝置整體運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)消耗都遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，產(chǎn)品質(zhì)量全部達(dá)到行業(yè)優(yōu)等品指標(biāo)，目前已經(jīng)成為化工園區(qū)的一個(gè)亮點(diǎn)工程。

The summary of optimization design and operation about 50 kt/a furfuryl alcohol production device

GongPu-qin,ZhangPeng,ZhouXiang,ZhangYong

(He’nan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., Xinxiang He’nan Province 453731, China)

Abstract：With introducing the technological characteristics of 50 kt/a furfuryl alcohol production device in Henan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., emphatically elaborating the problems of technological process and optimiz-ation design measures in the project construction. With these improvements, basically solved the difficult problems about hydrogenation for production of furfuryl alcohol in liquid phase in medium pressure. Now the project has put into operation, the indicators has achieved the design ruquirments, and has good economic benefit.

Key words：furfuryl alcohol production; optimization design; operation summary

中圖分類號(hào)：TQ214

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003-6490(2015)06-0019-03

作者簡介：龔普勤(1984-)，男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，河南心連心化肥有限公司技術(shù)管理部，主要從事氮肥系統(tǒng)化工設(shè)計(jì)及改造工作。郵箱：gpqin007@163.com。

收稿日期：2015-12-05