己二酸裝置氧化反應器攪拌損壞原因分析及預防措施

董曉凱，翟保山

(河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南 平頂山 467013)

己二酸HOOC(CH2)COOH俗稱肥酸，白色結晶，是脂肪族二元酸，在化工生產、有機合成工業(yè)、潤滑劑制造等方面有重要作用。河南神馬尼龍化工公司采用環(huán)己醇-硝酸氧化法制取己二酸，年生產規(guī)模為20 萬t。己二酸的收率一般在94%左右，主要副產物是戊二酸和丁二酸(DBA)。通過干燥，最終獲得純度>99.8%的干己二酸產品。

1 工藝流程簡介

環(huán)己醇-硝酸氧化法生產己二酸，此法以過量50%～60%的硝酸在兩級串聯(lián)的反應器中，于60～80 ℃和0.1～0.4 MPa下氧化KA油。催化劑為銅-釩系(銅0.1%～0.5%，釩0.1%～0.2%)，在反應器中用過量硝酸氧化后生成含有己二酸的溶液，同時伴隨著氧化反應產生大量的NOx。此反應是放熱反應，因此在反應器內部增加盤管進行換熱，把多余的反應熱帶出系統(tǒng)，在反應器內部增加攪拌保證環(huán)己醇在反應器內部反應充分，同時通過反應器攪拌的功率可以判斷出反應器內部的液體高度。反應產生的含己二酸的液體通過溢流到緩沖罐內，再通過雙重結晶和離心分離，最終得到純度達到99%的己二酸[1]。反應工序是環(huán)己醇-硝酸氧化法的核心工序之一，反應器的攪拌運轉正常與否直接關系到系統(tǒng)能否正常運轉。

2 反應器攪拌形式和運轉中常出現(xiàn)的問題

框式攪拌結構堅固，推動物料量大，有利于反應器內部液體的傳熱過程，適用于液體有結晶顆粒的黏稠液體[2-3]。因此中國平煤神馬集團尼龍化工公司公司尼龍生產線己二酸裝置氧化反應器攪拌是框式攪拌。在正常的運轉中，反應器內部的溢流高度一定，反應器的溫度、功率都在正常的范圍內，利于環(huán)己醇和硝酸在內部反應生成己二酸，反應熱由內部盤管帶走。

但在硝酸和環(huán)己醇反應中，由于反應器負荷的調整，開停車時溫度指示不準，造成結晶或設備安裝水平度不夠等原因，造成反應器攪拌軸斷裂，導致系統(tǒng)停車。

3 環(huán)己醇硝酸反應工序的調整

根據(jù)攪拌器斷裂的設備原因和工藝條件對攪拌的影響因素，同時結合對現(xiàn)場職工的管理，制定出本次調整方案，從2018年6月上旬開始，針對本裝置反應單元操作分階段做出了以下調整。

3.1 調整安裝的水平度

攪拌器的安裝水平度要求較高。攪拌在安裝中，由于墊片的厚薄不均勻，反應器口的法蘭移位等原因，造成攪拌的水平度不夠。水平度大小直接影響到攪拌軸的擺動量，如果攪拌的擺動量大，會使攪拌碰到反應器的壁面或內部的盤管，造成攪拌受力不均，在長時間的運轉下造成攪拌軸斷裂。在每次安裝攪拌器時，安裝完成后要測量反應器安裝的水平度，反應器攪拌水平度必須保證在0.10～0.15 mm。

3.2 反應器的反應負荷應維持在合理范圍

反應器內的反應是按硝酸和環(huán)己醇一定的比例進行反應，硝酸通過調節(jié)閥進入反應器內，反應所需的環(huán)己醇通過反應內部的內插管進入反應器內部與環(huán)己醇反應。當反應器內環(huán)己醇的負荷過大，隨著反應器內部環(huán)己醇和硝酸的劇烈反應，產生的熱量向四周擴散，會對反應器的攪拌造成巨大的沖擊，使反應器攪拌左右來回擺動，超過一定幅度，就會造成攪拌框碰到反應器的壁面或內部的盤管，攪拌受力不均，在長時間的運轉下最終攪拌軸斷裂。為減少系統(tǒng)硝酸的消耗，在正常運轉中反應器的反應負荷應控制在一定的范圍內。

由表1可知，硝酸進料量在30 t/h時，環(huán)己醇的進料量最大為5 t/h。

3.3 小修停車時反應稀釋量和停止攪拌溫度的控制

己二酸裝置每2個月就要進行小修清疤1次，對系統(tǒng)問題進行處理。在每次清疤期間需要停止氧化反應，對反應器內的物料進行稀釋降溫，同時等溫度降到一定時停止攪拌，防止溫度過低造成己二酸結晶對攪拌的傷害。攪拌稀釋量及停止攪拌溫度對系統(tǒng)的影響見表2。

表2 攪拌稀釋量及停止攪拌溫度對系統(tǒng)的影響

由表2可知，只有在反應稀釋量為10 t/h，停止攪拌溫度為50 ℃時，對攪拌的保護最好。

3.4 調整反應器內消泡劑的加入量

環(huán)己醇在反應器內的反應容易產生氣泡，氣泡嚴重造成反應器內的液位迅速降低，使攪拌的負載降低，攪拌易產生晃動、碰壁，最終造成攪拌軸斷裂。因此需要對反應器內持續(xù)加入消泡劑，同時消泡劑的量過大會造成己二酸內產品質量的下降，因此消泡劑的加入量要控制在60 g/t ADA為最好。

3.5 校正攪拌的功率計

反應器內通過攪拌功率的指示可以直觀判斷出攪拌的運轉狀態(tài)，功率計指示異常時，代表攪拌出現(xiàn)問題，需要停止攪拌進行處理，所以功率計的監(jiān)控就顯得非常重要，要求電氣、儀表人員在每個清疤周期進行調校1次，確保功率計的指示完好無誤。

3.6 加強監(jiān)控，進行預防性操作

為了保證反應器的安全穩(wěn)定運轉，需要控制室人員和現(xiàn)場人員每次巡檢時仔細檢查確認攪拌的運轉狀態(tài)。控制室人員每0.5 h確認功率計的趨勢，確保在合理的區(qū)間之內。現(xiàn)場人員每次巡檢確認攪拌的聲音、溫度、減速機油位等是否正常。如有異常情況，及時聯(lián)系檢修人員處理。

4 調整后效果分析

通過以上各項措施，反應器攪拌的運行周期和使用壽命得以大大延長，節(jié)省了維修費用，基本實現(xiàn)了裝置長周期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)己二酸裝置增稠器性能最大優(yōu)化。保證了裝置的平穩(wěn)運行。