關(guān)于提高硫銨品質(zhì)及己內(nèi)酰胺收率的方法探討

張建濤 謝珍珍 王碩 田玉飛

滄州旭陽化工有限公司 河北滄州 061113

滄州旭陽化工己內(nèi)酰胺裝置結(jié)晶工序采用典型的內(nèi)循環(huán)式DTB型結(jié)晶器。本文以此中和結(jié)晶反應(yīng)裝置為基礎(chǔ)，主要介紹結(jié)晶反應(yīng)、稠厚及離心干燥生產(chǎn)原理，利用生產(chǎn)及分析數(shù)據(jù)，對比說明增加循環(huán)泵沖洗水、調(diào)整稠厚淘洗量及增開硫胺產(chǎn)品沖洗系統(tǒng)對提高硫銨品質(zhì)和己內(nèi)酰胺收率的作用。

1 中和結(jié)晶反應(yīng)

1.1 結(jié)晶過程和對質(zhì)量指標(biāo)

結(jié)晶反應(yīng)采用導(dǎo)流筒折流板型“DTB”型結(jié)晶器，在10kpaA（真空）條件下，在導(dǎo)流筒內(nèi)進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，晶粒成長。為改變母液中攜帶的晶粒的大小、數(shù)量和晶體粒度，在循環(huán)泵的入口管線上，循環(huán)漿液分別與不飽和硫銨溶液、含雜己水溶液以及來自精制單元的底層液混合，溶解細(xì)小晶粒的同時(shí)，滿足系統(tǒng)水平衡。

1.2 工藝改造及效果

為避免結(jié)晶器多次補(bǔ)液面，水洗結(jié)晶器，造成結(jié)晶器內(nèi)母液長時(shí)間或多次處于不穩(wěn)定狀態(tài)，破壞硫銨結(jié)晶，難以形成大顆粒硫銨的問題。本工藝改造將原氣氨管線上的蒸發(fā)凝水管線，分出一條支路，增加至漿液循環(huán)泵進(jìn)口。將中和結(jié)晶蒸發(fā)冷凝液補(bǔ)加至結(jié)晶反應(yīng)循環(huán)泵進(jìn)口。蒸發(fā)凝液溫度在60℃左右，含微量雜質(zhì)，滿足系統(tǒng)水平衡的同時(shí)，能夠更好的溶解細(xì)小晶粒。工藝改造前后硫銨粒徑分布對比見表1。

實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明增加冷凝液后，硫銨粒徑＜0.5mm占比降低17%左右，0.5-0.85mm占比降低7%左右。＞0.85mm硫銨從占比39.5%，提升至62.5%，溶解細(xì)小晶粒效果明顯。此外冷凝液增加量要求穩(wěn)定，與結(jié)晶器進(jìn)料負(fù)荷匹配，避免對其他指標(biāo)造成影響。

2 漿液稠厚

2.1 稠厚作用及質(zhì)量指標(biāo)

稠厚工序?qū)Y(jié)晶反應(yīng)后含晶粒約30%的漿液進(jìn)行酰胺油和母液分離，以及硫銨晶體分選，達(dá)到既有較大的晶粒度，又保證具有較窄的粒度分布要求。為實(shí)現(xiàn)晶體分選，設(shè)計(jì)稠厚器底部加入兩股硫銨母液進(jìn)行逆流淘洗，溶解較小晶粒[1]。

2.2 技術(shù)優(yōu)化及效果

經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)調(diào)整，將稠厚淘洗總量在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提升10-15t/h，并將上淘洗量調(diào)整至總淘洗量的一半左右。實(shí)際生產(chǎn)分析數(shù)據(jù)對比見下表2。

表1 冷凝液增加前后硫銨產(chǎn)品粒徑分布對比表

表2 淘洗量調(diào)整前后對比表

實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明調(diào)整淘洗量后，硫銨粒徑＜0.5mm占比降低11%左右，有效促進(jìn)篩選晶體，降低小顆粒晶體占比。淘洗量增加需平衡稠厚器進(jìn)出料，防止出現(xiàn)稠厚裝置冒料事故[2]。

3 硫銨漿液離心

3.1 離心作用及質(zhì)量指標(biāo)

漿液離心是將稠厚底部占50%（體積）的硫銨晶粒，含酰胺油約1%的漿料，送至離心機(jī)進(jìn)行離心分離，實(shí)現(xiàn)硫銨晶粒與母液分離，達(dá)到下料晶粒含水小于1%，送至干燥床進(jìn)行進(jìn)一步干燥，保存。

3.2 技術(shù)改造及效果

此實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖窃陔x心機(jī)下料過程中，增開產(chǎn)品清洗水，連續(xù)地洗滌晶體回收硫銨晶粒表面的己內(nèi)酰胺。在保證離心機(jī)下料晶粒含水合格的前提下，改善干燥系統(tǒng)操作環(huán)境，提高裝置收率。造前后數(shù)據(jù)指標(biāo)對比見下表3、表4。

表3 離心機(jī)未增開沖洗水?dāng)?shù)據(jù)

表4 離心機(jī)增開沖洗水?dāng)?shù)據(jù)

對比數(shù)據(jù)可見增開沖洗水后，硫銨表面己內(nèi)酰胺含量由1229ppm左右降低至363ppm左右，每噸硫銨回收己內(nèi)酰胺0.0866%。目前滄州旭陽年產(chǎn)15萬噸己內(nèi)酰胺，市場均價(jià)1.1萬元/噸，副產(chǎn)硫銨24萬噸計(jì)，增加裝置收益228.62萬元/年。離心機(jī)下料硫銨含水增長0.03%，在干燥系統(tǒng)未做調(diào)整情況下，生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示干燥床溫度約降低2℃，運(yùn)行狀態(tài)未受影響，干燥后成品硫銨含水與增開沖洗水前相當(dāng)。并且由于沖洗水的加入，干燥系統(tǒng)粉塵明顯降低，干燥床附近操作環(huán)境好轉(zhuǎn)，旋風(fēng)分離器堵塞頻次減少，對整個(gè)干燥系統(tǒng)操作均產(chǎn)生正面影響。

4 結(jié)語

結(jié)晶是一個(gè)較為復(fù)雜的單元操作，涉及到傳熱—傳質(zhì)過程，也涉及到表面反應(yīng)過程，整個(gè)結(jié)晶過程的控制變量比較多且存在互相影響。稠厚器是利用重力沉降法的原理從低稠度的半成品結(jié)晶溶液中分離出固體，增加物料稠度的初級晶液分離設(shè)備[3]。中和結(jié)晶循環(huán)泵增開洗水，適當(dāng)增加稠厚器淘洗量并調(diào)整加入方式，均能減少小顆粒硫銨的產(chǎn)生，硫銨產(chǎn)品粒徑分布變窄，但操作需要平衡各個(gè)方面因素，避免造成其他指標(biāo)波動(dòng)。而在離心下料階段，適當(dāng)增開沖洗水，能夠有效降低己內(nèi)酰胺損失。改善操作環(huán)境的同時(shí)，提高裝置收益，增強(qiáng)公司市場競爭力。