己內酰胺單體裝置加堿改造的探索與實踐

王明斌

（山西潞寶興海新材料有限公司，山西 長治 047500）

1 公司簡介

山西潞寶興海新材料有限公司是一家以焦化為龍頭針對焦化所副產的粗苯、硫磺、煤氣為原料延伸化工生產產業(yè)鏈生產化工新材料的轉型發(fā)展企業(yè)。企業(yè)現(xiàn)有七大生產裝置，各裝置產品上下依托最終生產錦綸6 棉型短纖維。

2 裝置的工藝流程

己內酰胺裝置是公司七大裝置之一，主要是將環(huán)已酮、雙氧水、液氨等通過化學反應生成已內酰胺。己內酰胺裝置由三套獨立的生產單元組成，分別為己內酰胺肟化單元、己內酰胺硫銨單元、己內酰胺單體單元。

2.1 各單元工藝流程

2.1.1 己內酰胺氨肟化單元工藝流程

原料環(huán)已酮、雙氧水、液氨與溶劑叔丁醇統(tǒng)一進入氨肟化反應器，在壓力0.3 MPa，溫度80 ℃左右的條件下反應生成環(huán)已酮肟，通過叔丁醇回收、甲苯萃取、甲苯肟精制后與硫酸裝置來的20%發(fā)煙硫酸進入重排反應器進行重排反應生成己內酰胺硫酸脂送去硫銨工段。

2.1.2 內酰胺硫銨單元工藝流程

肟化裝置送來的己內酰胺硫酸脂在結晶反應器中與氣氨進行中和反應生成硫銨與酰胺油。分離出的酰胺油送單體裝置，硫銨經(jīng)過預稠、離心、干燥等工序產生成品硫銨。

2.1.3 己內酰胺單體單元工藝流程

硫銨單元送來的酰胺油經(jīng)過苯萃取、水萃取、離子交換、加氫、蒸發(fā)及預蒸餾和蒸餾最終生成合格的已內酰胺。

本次技改在己內酰胺單體裝置進行。

3 已內酰胺單體單元改造前的現(xiàn)狀及原因分析

1）苯蒸餾塔換熱堵塞嚴重，影響苯精餾生產，同時影響后續(xù)離交樹脂及加氫反應對已內酰胺產品質量的影響。粗己內酰胺含有1.5%的硫酸銨，在苯萃取后苯己呈酸性，主要為硫酸根離子。硫酸根離子和填料中氧化鋁生成硫酸鋁，硫酸鋁和反萃塔頂部溢流萃取的雜苯在雜苯泵槽堿洗的氫氧化鈉中生成偏鋁酸鈉，含有偏鋁酸鈉的苯，經(jīng)過苯泵送入苯蒸餾一塔和苯蒸餾二塔。造成苯蒸餾塔換熱效果差，管道堵塞影響苯蒸餾塔的操作同時也影響已內酰胺的質量。

2）苯已聚結器洗滌水量偏小，入聚結器已內酰胺溫度偏低，影響離交入口電導率，同時影響產品質量。苯已聚結器循環(huán)給料泵入口洗滌水與苯已溶液的質量配比為1∶50，洗滌水量偏低造成苯已中硫酸銨、硫酸納含量偏高，也是影響離交樹脂入口電導率偏高的原因之一。入聚結器苯已的溫度決定了聚結器中水洗滌時的溫度，聚結器溫度35～40 ℃，影響洗滌時鹽類的溶解度，影響洗滌效果，從而影響入離交樹脂前已水的電導率指標同時也影響產品質量。

3）離交樹脂再生周期短，影響正常生產，同時影響產品質量。由于在苯精餾單元苯泵槽處加堿，不能很好地去除苯中的酸根，苯中酸度6 mol/kg 偏高，造成后續(xù)苯已處理單元電導率指標偏高。由于苯萃效果不好，水萃取塔萃取后的己水因硫酸根離子含量高，進入離子交換工序的電導率高，影響離交樹脂的使用壽命，最終影響己內酰胺的產量與質量。

4）苯萃后苯已中雜質含量偏高，影響加氫催化劑的使用周期。由于苯精餾系統(tǒng)堵塞頻繁，苯中的雜質無法通過精餾很好地被去除，苯的雜質溶解性降低。苯萃取時萃取效果較差影響苯已中有機雜質的含量，從而增加了后續(xù)加氫催化的生產負荷，影響了催化劑的使用周期。

4 已內酰胺單體單元改造的措施

4.1 改造思路

加入部分氫氧化鈉溶液中和苯己中的硫酸根離子，降低苯己液酸性，保證裝置的正常生產。

4.2 己內酰胺苯己溶液加堿實驗室小試數(shù)據(jù)

取100 mL 苯己分別加入質量分數(shù)為48%的氫氧化鈉 0.05、0.1、0.25、1、1.5 mL 然后加入25 mL 高純水萃取后做己水中電導率得出數(shù)據(jù)如圖1 和表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)表

圖1 數(shù)據(jù)圖

在化驗室經(jīng)過小型實驗得出苯己中加入適當?shù)臍溲趸c對降低電導率有很好的效果。

4.3 改造的實施情況（圖2）

1）在己內酰胺中間罐區(qū)水洗管線處開三通通過計量泵加入氫氧化鈉溶液進行中和，降低苯己酸性。在此處加堿可以通過底苯已罐底層液泵將含鹽水送入硫銨單元從而除去。另外在此處加堿降低了苯中有機鹽的含量，改善了苯精餾換熱器堵塞的現(xiàn)象。

2）增大洗滌水與苯已體積配比。由原來的1∶50提高至1∶40，洗滌水量的增加降低了苯已溶液硫酸銨、硫酸納等有機雜質的含量同時也可以起到降低苯已溶液的酸度。洗滌水最后經(jīng)苯已罐底層液泵送入硫銨單元進行處理。

3）提高聚結器溫度，增加水的溶解度，降低苯已電導率。提高聚結器入口苯已的溫度，將聚結器溫度由原來35～40 ℃提高到42～48 ℃，隨著洗滌溫度的升高，在聚結器中洗滌水鹽類的溶解度加大，降低了入離交樹脂前已水的電導率指標同時也提高了產品質量。

4）降低苯精餾單元堿液的加入量，減少苯精餾塔加熱器的堵塞。由于在苯已聚結器處增加了堿的加入量，苯已中的的酸根離子得到了中和，苯已再經(jīng)過反萃塔（水萃取苯已中的已內酰胺）后苯中的酸根離子進一步降低，確保了苯精餾時苯的酸度小于3 mol/kg，減少了苯精餾前的加堿量，改善了苯精餾中加熱器的堵塞問題。

5 改造后效果

通過對苯已聚結器泵入口增加堿加入設施，提高聚結器洗滌溫度及調整洗滌水的加入量等措施，已水入離交樹脂前的指標有了很大的提升，為離交樹脂及加氫催化劑的長周期運行奠定了基礎，同時為企業(yè)增加了利益，降低了生產成本。具體見表2：

6 結語

通過上述技改，在苯己中加入小量的氫氧化鈉水溶液可以有效地中和苯和己內酰胺水溶液中的硫酸根離子。進離子交換樹脂入口電導率由平均原28 μS/cm降低至平均9 μS/cm，降低已水電導率，大大延長了離子交換樹脂及加氫催化劑的使用周期，增加了離交樹脂及加氫催化劑的使用壽命，延長了填料的使用時間，減少了設備的腐蝕性。由原2020 年的14 次降低為今年的6 次，減少了8 次離交再生。年減少脫鹽水使用11 520 t，減少污水處理量9 000 t，減少使用40%硝酸288 t，減少使用50%氫氧化鈉180 t。按照現(xiàn)有價格大概年節(jié)約費用1 039 800 元，取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益。