尼龍66鹽水溶液儲(chǔ)罐穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

高先明 ， 華東旭 ， 代世磊

(河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 ， 河南 平頂山 467013)

近年來(lái)，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，化工生產(chǎn)中能源的消耗越來(lái)越受到人們的重視。尼龍66鹽是合成錦綸簾子布的單體，室溫下，干燥或溶液中的尼龍66鹽比較穩(wěn)定，但當(dāng)溫度>200 ℃時(shí)，會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)。在50 ℃下易分解，與空氣接觸易氧化(故采用氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù))，在陽(yáng)光照射下易降解，儲(chǔ)存期不宜超過(guò)6個(gè)月。

公司采用水溶液法生產(chǎn)尼龍66鹽，水溶液法是以水為溶劑，以等當(dāng)量的己二胺和己二酸在水溶液中進(jìn)行中和反應(yīng)，得到尼龍66鹽水溶液，成本相對(duì)較低，產(chǎn)品質(zhì)量也比較穩(wěn)定，還可以進(jìn)行短距離運(yùn)輸，因此其在尼龍66鹽的生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位，而尼龍66鹽的儲(chǔ)存則是關(guān)鍵。

公司成鹽裝置以水為溶劑，反應(yīng)采用二級(jí)成鹽反應(yīng)器，以等當(dāng)量的己二胺和己二酸在水溶液中進(jìn)行中和反應(yīng)，制成尼龍66鹽水溶液。通常采用經(jīng)減壓后的氮?dú)庵苯舆M(jìn)入一、二級(jí)成鹽反應(yīng)器及成鹽儲(chǔ)罐，再?gòu)姆磻?yīng)器及罐的排氣口排出，始終維持反應(yīng)器及罐內(nèi)微正壓(通過(guò)氮?dú)忾y1、2、3控制壓力)，氮?dú)馔ㄟ^(guò)氮?dú)馔馀殴艿朗冀K處于排放的狀態(tài)，氮?dú)庀牧枯^大，年產(chǎn)10萬(wàn)t尼龍66鹽的氮?dú)庀牧繛?20 Nm3/h，且罐內(nèi)壓力波動(dòng)也較大。 原尼龍66鹽水溶液儲(chǔ)罐氣體保護(hù)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 原尼龍66鹽水溶液儲(chǔ)罐氣體保護(hù)系統(tǒng)

1 存在的問(wèn)題及解決思路

目前氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)能滿足正常生產(chǎn)需求，但其氮?dú)庀牧看?，罐?nèi)壓力不穩(wěn)定，不利于產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)。如出現(xiàn)氮?dú)饩o停等異常情況，因該系統(tǒng)氮?dú)獠煌５嘏懦?，氮?dú)鈨?chǔ)罐內(nèi)緩存的少量氮?dú)饪删S持時(shí)間極短，無(wú)法滿足系統(tǒng)的保護(hù)需求。為降低氮?dú)庀?，保證尼龍66鹽反應(yīng)器及儲(chǔ)罐壓力的穩(wěn)定，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)，需設(shè)計(jì)一種新的尼龍66鹽水溶液儲(chǔ)罐穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)。

2 實(shí)施優(yōu)化過(guò)程

2.1 設(shè)置氮?dú)庖悍夤薇Ｗo(hù)系統(tǒng)

在氮?dú)夤艿郎显O(shè)置減壓閥及壓力表，減壓閥壓力設(shè)定為9.8XPa。在氮?dú)夤艿赖哪┒嗽O(shè)置液封罐，液封罐設(shè)置溢流管道及補(bǔ)水管道，補(bǔ)水管道閥門保持微量開度以保證液封罐處于溢流狀態(tài)。氮?dú)夤艿纼?nèi)伸入液封罐溢流管以下Xmm(本裝置的X一般為30 mm)，此時(shí)如氮?dú)庀到y(tǒng)壓力>9.8XPa，則氮?dú)馔黄埔悍夤抟悍膺M(jìn)入大氣，如氮?dú)獾南到y(tǒng)壓力<9.8XPa，則氮?dú)鈨?chǔ)罐內(nèi)氮?dú)馔ㄟ^(guò)減壓閥控制進(jìn)入氮封系統(tǒng)。

氮?dú)庖悍夤薜脑O(shè)置，大大降低了氮?dú)獾南牧?，保證了尼龍66鹽反應(yīng)器及儲(chǔ)罐壓力的穩(wěn)定。即使出現(xiàn)氮?dú)饩o停等異常情況，因該氮?dú)庖悍夤尴到y(tǒng)氮?dú)庥昧枯^少，氮?dú)鈨?chǔ)罐內(nèi)緩存的氮?dú)饪删S持較長(zhǎng)時(shí)間，滿足了系統(tǒng)的保護(hù)需求。但在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，氮?dú)夤艿罏樘间摴艿?，因腐蝕等原因，會(huì)污染氮?dú)?，被污染的氮?dú)庵苯舆M(jìn)入成鹽系統(tǒng)，導(dǎo)致成鹽產(chǎn)品不合格的發(fā)生。

2.2 設(shè)置氮?dú)夥€(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)

碳鋼管道因腐蝕生銹導(dǎo)致氮?dú)馕廴?，從而?dǎo)致成鹽產(chǎn)品不合格現(xiàn)象發(fā)生?？紤]在氮?dú)夤艿肋M(jìn)入成鹽系統(tǒng)時(shí)增加過(guò)濾裝置，使氮?dú)獾玫絻艋^(guò)濾，保證尼龍鹽產(chǎn)品的品質(zhì)。

現(xiàn)設(shè)置氮?dú)夥€(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)(呼吸罐)，如圖2所示。

圖2 穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)(呼吸罐)

呼罐與吸罐均設(shè)置有補(bǔ)水管線，在進(jìn)行使用時(shí)，打開補(bǔ)水管線閥門至吸罐和呼罐的溢流管線流出水，流出水后關(guān)閉補(bǔ)水閥。呼罐內(nèi)液面高于B點(diǎn)時(shí)，液體溢流，故液面的高度即呼罐溢流管路最高點(diǎn)B點(diǎn)的高度，呼罐的液位降低至與B點(diǎn)高度一致時(shí)不再降低，保證了罐內(nèi)液位的穩(wěn)定(呼罐溢流管路最高點(diǎn)B點(diǎn)處有排氣管路與大氣相連，防止虹吸現(xiàn)象的發(fā)生，呼罐溢流管始端A點(diǎn)比罐內(nèi)液面高度B點(diǎn)低即可)。在吸罐均壓管線的作用下，吸罐液位降低至與F點(diǎn)高度一致后不再降低(在吸罐溢流管的虹吸作用下，F(xiàn)點(diǎn)至G點(diǎn)的液體高度會(huì)降至K點(diǎn)的水平位置，因F點(diǎn)處的壓力作用，F(xiàn)點(diǎn)至G點(diǎn)的液體高度會(huì)繼續(xù)下降Xmm(本裝置的X一般為30 mm)，所以溢流管最低點(diǎn)G點(diǎn)至末端K點(diǎn)的垂直距離需大于氮封壓力高度Xmm，以保證氣體不會(huì)突破溢流管處的水封)，液位穩(wěn)定。

由呼罐可知，因氮封管線伸入呼罐液面以下的深度為Xmm，故氮?dú)夥€(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)的壓力(即氮封壓力)為9.8XPa。設(shè)氮?dú)庋a(bǔ)氣管路伸入吸罐液面以下的長(zhǎng)度為Ymm[本裝置的Y一般為20 mm]，故減壓閥的壓力應(yīng)設(shè)置為9.8(X+Y) Pa。此時(shí)當(dāng)?shù)鈮毫?9.8XPa時(shí)，氮?dú)饨?jīng)減壓閥突破吸罐水封向氮封系統(tǒng)補(bǔ)充氮?dú)?。?dāng)?shù)鈮毫?9.8XPa時(shí)，氮?dú)饩蜁?huì)突破呼罐水封從罐頂排氣管路排出系統(tǒng)，保持氮封壓力穩(wěn)定。

此穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使需氮封的設(shè)備壓力維持在9.8XPa的穩(wěn)定值，其只在需氮封設(shè)備的液位升降時(shí)自動(dòng)進(jìn)行排氣或補(bǔ)氣，使氮?dú)庀牧看蟠蠼档?年產(chǎn)10萬(wàn)t尼龍66鹽的氮?dú)庀牧拷档椭?0 Nm3/h)。吸罐和呼罐每周進(jìn)行一次補(bǔ)水操作，水的消耗量也較低。且氮?dú)庋a(bǔ)氣管線經(jīng)水封進(jìn)行了過(guò)濾，保證了氮?dú)獾募儍舳?，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

3 效果分析

尼龍66鹽水溶液儲(chǔ)罐穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)投入后，目前已穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)近兩年時(shí)間。該保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)僅增加罐、相應(yīng)管道及現(xiàn)場(chǎng)儀表就實(shí)現(xiàn)了氮?dú)鈫魏牡拇蠓冉档?。且該系統(tǒng)無(wú)動(dòng)設(shè)備、無(wú)遠(yuǎn)傳儀表、電氣等相關(guān)設(shè)備，僅需每周進(jìn)行一次補(bǔ)水即可(補(bǔ)充蒸發(fā)掉的水)，運(yùn)行維護(hù)成本極低。在穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)投用前，年產(chǎn)10萬(wàn)t尼龍66鹽的氮?dú)庀牧繛?20 Nm3/h，本發(fā)明的穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)投用后，同樣產(chǎn)能下，氮?dú)庀牧繛?0 Nm3/h，降低了約180 Nm3/h，氮?dú)庀慕档土?1.8%，大大減少了氮?dú)獾氖褂?。且通過(guò)水封對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行了過(guò)濾，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。提高了公司尼龍66鹽產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。該尼龍66鹽水溶液儲(chǔ)罐穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)的成功使用為其它化工行業(yè)類似系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了成功經(jīng)驗(yàn)。