環(huán)己醇水合催化劑再生過程中濾液在線監(jiān)測系統(tǒng)

梁 飛 ， 孫嘉新 ， 張 羨 ， 李雪萍*

(1.中國平煤神馬集團尼龍科技有限公司 ， 河南 平頂山 467000 ； 2.河南省化工研究所有限責任公司 ， 河南 鄭州 450052)

目前國內(nèi)環(huán)己醇行業(yè)的生產(chǎn)裝置都是由苯精制、苯加氫反應、環(huán)己烯萃取精餾、水合反應、環(huán)己醇分離精餾和環(huán)己烷精制6個主要工序組成，輔助設施包括加氫催化劑再生、水合催化劑再生、廢水處理、公用工程系統(tǒng)。水合催化劑再生系統(tǒng)主要功能是對水合催化劑進行活化處理，使水合催化劑恢復催化活性，然后再添加到水合反應器循環(huán)使用。在正常生產(chǎn)過程中，釜內(nèi)強傳質(zhì)攪拌會使水合催化劑之間發(fā)生碰撞、摩擦，使催化劑產(chǎn)生一定量的正常消耗，但數(shù)量很少，不會影響再生催化劑循環(huán)使用量，也不會造成外排水的污染。在水合催化劑再生工藝的清洗過濾過程中，采用陶瓷管式濾芯進行抽吸負壓過濾。由于陶瓷管式濾芯的管壁結(jié)構(gòu)設計受到過濾精度的限制，雖然強度不是很高，也能夠滿足正常生產(chǎn)的需求，但是在有些特殊情況下，會導致個別陶瓷濾芯破裂，出現(xiàn)水合催化劑流失和外排水嚴重污染的應急狀況。如何以合理的設備配置與行之有效的方法解決這一問題，已成為開展企業(yè)清潔生產(chǎn)和環(huán)保達標自查工作非常重要的內(nèi)容。

1 水合催化劑再生清洗過濾過程

水合催化劑的再生過程操作是以間歇式進行，正常情況下可使用程序控制ON/OFF自動進行。當反應裝置內(nèi)出現(xiàn)催化劑活性下降時，控制系統(tǒng)啟動再生程序。首先將水合反應系統(tǒng)中的部分水合催化劑漿液排入水合催化劑再生罐內(nèi)，經(jīng)除油、活化、清洗過濾等再生過程，再由水合催化劑儲存罐返回到水合反應器內(nèi)。再生操作過程：①排料操作(催化劑接收)。將水合反應器內(nèi)的催化劑漿液部分排向再生罐，液位控制60%容量。②除油操作。將催化劑漿液帶出和溶解的油相，用低壓蒸汽吹掃進行脫附，經(jīng)過分離罐將冷凝液油相除去。③活化操作(雙氧水處理)。用雙氧水對水合催化劑進行氧化處理，繼續(xù)分解除去催化劑上附著的有機物，處理溫度90 ℃。④水洗操作(清洗過濾)。用高純水進行清洗過濾器，將雙氧水處理后的水合催化劑表面殘存的有機氧化物清除，當濾液pH值達4.5以上時結(jié)束水洗。⑤移送操作。將完成再生的水合催化劑漿液送到催化劑儲罐。⑥返回操作。將催化劑儲罐中的再生催化劑漿液用泵送回到水合反應器內(nèi)。

2 存在的問題

環(huán)己醇裝置水合催化劑再生過程中清洗過濾是恢復水合催化劑活性的重要環(huán)節(jié)。由于在水合反應過程中產(chǎn)生高沸物如多碳、甲基環(huán)戊醇、雙環(huán)己基醚及環(huán)己醇，會黏附在水合催化劑表面，影響水合催化劑和環(huán)己烯接觸的界面，降低了水合反應機率，影響環(huán)己醇產(chǎn)量。這些水合催化劑表面黏附的有機物，通過雙氧水氧化分解成小分子物質(zhì)，再經(jīng)水洗，用陶瓷過濾器將洗脫的有機物隨濾液排出系統(tǒng)，恢復水合催化劑活性，保證水合反應效果。在原工藝中，過濾后的水洗濾液直接排向地下油水管線，后送至污水處理廠進行處理。在水合催化劑再生系統(tǒng)清洗過濾過程使用的是一種排列蓮根型陶瓷管的過濾器(共有3臺)，在清洗過濾裝置運行中出現(xiàn)以下情況，會導致陶瓷濾芯破裂：①濾芯質(zhì)量差，開停過程濾液流量不穩(wěn)定；②過濾器濾芯安裝不規(guī)范，導致濾芯受力不均勻；③水洗時控制水洗溫度波動大，導致熱脹冷縮；④濾芯使用時間過長，造成強度降低。

正常情況下通過濾芯的濾液流速平穩(wěn)，濾芯受力均勻，不會出現(xiàn)破裂，但水合催化劑的再生過程是以間歇方式進行操作，每次開啟程序時，濾液的流速都會發(fā)生變化，加之濾液溫度的波動和濾芯的老化等因素的影響，每一兩個月就會出現(xiàn)過濾器濾芯破裂的情況。當過濾器濾芯出現(xiàn)破裂，由于缺少在線監(jiān)測系統(tǒng)，不能及時關(guān)閉過濾裝置，導致水合催化劑大量泄漏流失，影響了整個水合反應裝置的穩(wěn)定運行；同時水洗濾液是直接排向油水管網(wǎng)，也造成了外排水的嚴重污染，增加了水處理裝置的負荷和費用。改造前清洗過濾工藝流程圖見圖1。

圖1 改造前清洗過濾工藝流程圖

3 技術(shù)方案

3.1 技術(shù)原理

濁度儀表現(xiàn)的是水中懸浮物對光線透過時所發(fā)生的阻礙程度，當光源發(fā)出的平行光束通過溶液時，一部分被吸收和散射；另一部分透過溶液。根據(jù)散射光強度雷萊公式可知， 在入射光波長恒定條件下，在一定濁度范圍內(nèi)，散射光強度與溶液的混濁度成正比。濁度計的工作原理：穩(wěn)態(tài)光源發(fā)射光波，光波通過待測液體后由傳感器測定散射光強度，由于懸浮顆粒物等物質(zhì)對光線有散射或吸收作用，導致通過液體的散射光線強度發(fā)生改變，而散射光的強度與液體的濁度在一定濃度范圍內(nèi)成正比關(guān)系，因此可由散射光線強度變化得出液體的濁度。ZDK-310型在線濁度分析儀內(nèi)置微處理器、背光液晶屏和數(shù)據(jù)存儲器，配置先進繼電器控制輸出隔離信號和可靠的數(shù)據(jù),是基于880 nm波長的精密濁度測量儀。

3.2 技術(shù)方案

新增ZDK-310型在線濁度分析儀、濾液收集罐、濾液輸送泵各一臺。在清洗濾液總管進口處設置ZDK-310型在線濁度分析儀，用于監(jiān)控清洗濾液的濁度，當濾芯破裂造成水合催化劑泄漏，外排液濁度達到50 NTU時，通過濁度與控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖設置關(guān)系，啟動3個清洗濾液排放電磁閥自動關(guān)閉。此時清洗濾液總管切換到新增的濾液收集罐，及時收集泄漏的水合催化劑和清洗濾液，避免高污染外排水直接進入污水處理裝置，待破裂濾芯更換完成后，再將濾液收集罐內(nèi)液體通過濾液輸送泵返回至水合催化劑再生系統(tǒng)的清洗過濾工序。工藝可有效避免水合催化劑的流失和高污染廢水的產(chǎn)生。改造后清洗濾液工藝流程見圖2。

圖2 改造后清洗濾液工藝流程圖

4 實施效果

ZDK-310型在線濁度分析儀在環(huán)己醇水合催化劑再生系統(tǒng)清洗濾液工序投入使用后，清洗濾液濁度得到了有效的實時監(jiān)測，水合催化劑在清洗濾液過程中沒有出現(xiàn)大量的流失現(xiàn)象，減少了有機廢水的排放，保證了清洗濾液裝置的正常運行，大大延長了整套環(huán)己醇水合反應裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)周期。

5 結(jié)論

濁度儀在環(huán)己醇水合催化劑再生系統(tǒng)清洗過濾工序的應用，在保證正常生產(chǎn)的前提下，投入很少資金和設備，解決了同行業(yè)企業(yè)在水合催化劑再生過程出現(xiàn)的共性問題，避免了因陶瓷過濾管破裂造成催化劑流失和外排水污染現(xiàn)象的發(fā)生，取得了很好的經(jīng)濟和環(huán)保效益。