苯加氢反应釜搅拌器的国产化改造

李迎春 , 孟保勋 , 魏新军

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山　467013 ； 2.河南神马尼龙化工有限责任公司 ， 河南 平顶山　467000)

苯加氢反应釜搅拌器的国产化改造

李迎春1, 孟保勋2, 魏新军1

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山467013 ； 2.河南神马尼龙化工有限责任公司 ， 河南 平顶山467000)

针对引进的环己醇生产装置中苯加氢反应釜大轴径搅拌器进行了国产化改造。将承重轴装置中的深沟球轴承改为调心滚子轴承，配合安装原有的定位轴承，使整个搅拌轴的轴承装置可以承受较大的轴向和径向负荷；在轴承外圈设计有润滑油槽和油孔，增加了轴承润滑油站，为调心滚子轴承补充润滑油，并对整个轴承装置进行润滑和冷却，提高了大轴径搅拌器运行稳定性和系统的密封性能，延长了设备的使用周期。

苯加氢反应釜 ; 深沟球轴承 ; 调心滚子轴承 ; 大轴径搅拌器

平顶山市神马万里化工股份有限公司的环己醇生产装置是成套引进国外的技术装备，随着尼龙产业的不断发展和尼龙66盐产能的扩大，环己醇的生产企业数量和产能也在逐年递增，根据河南神马尼龙化工公司的发展规划，己二酸二期扩产改造正在进行，三期项目建设也已开始，预计装置满负荷生产能力将达26万t/a，生产计划需用环己醇19万t/a。该套环己醇装置经过多年的国产化技术改造和工艺水平的提升，生产能力由最初设计的2.7万t/a提高到了5万t/a，形成了以工业用环己醇为主导的完整产业链条，作为核心设备的苯加氢反应釜大轴径搅拌器，其运行稳定性和系统密封性是关系到苯加氢反应能否正常进行的关键，并直接影响到环己醇的产量和质量。

1　工艺简介

苯加氢反应系统是以苯和氢气为原料，在钌—锌催化剂的作用下，经部分加氢反应制得环己烯和副产品环己烷。将预处理后的苯和调整催化剂浆液的高纯水混合，用进料泵升压后，进入第一加氢反应釜底部的液体分散器内，氢气由压缩机进入第一加氢反应釜底部的气体分散器内，催化剂浆液从沉降槽经循环泵送入反应釜，搅拌使苯、氢气和催化剂浆液均匀混合进行反应，反应后的物料和催化剂浆液的混合物在第一加氢反应釜内从下向上流动，越过上部的溢流堰，靠位差而自动进入第二加氢反应釜底部的液体分布器，通入氢气进行二次加氢反应，然后溢流至加氢沉降槽中静置分离，相对密度大的催化剂浆液由循环泵返回到第一加氢反应釜，相对密度小的油相依靠压差送至后处理系统的加氢闪蒸槽中。

该系统中的两台加氢反应釜具有相同的结构尺寸和搅拌装置，设有传热盘管及气体分布器、液体分布器和溢流堰，并按工艺要求定时将部分催化剂浆液由循环泵移送至加氢催化剂再生系统，经过除油、曝气、煮沸处理等再生处理工艺后，再返回到苯加氢反应系统。苯加氢系统装置中的重要设备为搅拌器，内部的机封组件是搅拌器的核心部件，主要作用是将油水相均匀混合，保证催化剂颗粒的分散程度，以加快传质和反应的进行，搅拌速度过小会造成氢吸附和传质不好，使环己烯选择性下降；搅拌速度过大造成催化剂颗粒直径增大的速度加快，影响催化剂的活性；正常情况下搅拌器的转速控制在125r/min。

2　存在的问题

现有的加氢反应搅拌器机械密封装置所选用的是深沟球轴承，只能满足空心搅拌轴使用，国产搅拌器多为同等直径的实心轴，受实心轴质量的影响，搅拌器在运行过程中产生的轴向力大大增加，由于深沟球轴承在重载载荷下承受冲击载荷能力较差，在高温高压工况中运行时，反应器压力发生变化，搅拌器轴承组件便会出现不同程度的损坏，从而造成搅拌器和机械密封装置无法正常运行，使轴承组件经常出现损坏，造成在实际生产过程中频频出现停车检修现象，给企业带来较大的经济损失。

3　技术原理

将苯加氢反应釜的大轴径搅拌器中机械密封系统轴承装置的深沟球轴承改为调心滚子轴承，并与原有的定位轴承配合安装。与调心滚子轴承相比，深沟球轴承具有两列滚子，外圈共用一条球面滚道，内圈两条滚道相对轴线倾斜一定角度，在轴、外壳出现挠曲时，可以自动调整，既不增加轴承承重，又可以承受较大的轴向、径向负荷能力；另外，在轴承外圈增设的润滑油槽和几个润滑油孔，为调心滚子轴承补充润滑油，起到了润滑、冷却的作用，增强了机械密封的密封性能，使整个搅拌设备在运行过程中能够更好地保证其密封性能，避免了轴承的损坏，降低安全隐患，延长设备使用周期。

4　技改方案

为了确保搅拌器机械密封系统无泄漏并能够长周期稳定运行，机械密封组件内的轴承选用特别关键，该轴承在运行中要求既能承受搅拌轴在静压下自身非常大的重力和反应器升压后垂直向上的推力(反应器内压力越高机封组件承受搅拌轴向上的推力越大)，又能承受搅拌轴在运转中摆动的径向力。机械密封系统改造前情况如图1所示。

1.上油封　2.压盖　3.定位轴承

改造后的完整搅拌系统如图2所示。

1.上油封　2.轴承压盖　3.圆柱推力液子轴承

将原来的深沟球轴承替换为带有润滑油孔的调心滚子轴承，并增加了轴承油站，为搅拌轴及机械密封起到润滑和冷却作用。此外，该轴承有两列对称型球面滚子，外圈有一条共用的球面滚道，内圈有两条与轴承的轴线有一定倾斜角度的滚道，这对大轴径搅拌轴具有良好的调心作用，特别是当轴受力弯曲或安装不同心时轴承仍可正常使用，所允许的调心角度为1～2.5度 。

5　实施效果

大轴径搅拌系统的创新性改造方案的实施，在确保产品质量的前提下，使生产周期及成本大幅缩短和降低，在国内同行业中属于首创，取得了良好的经济效益和社会效益。国产化改造后的苯加氢生产系统的大轴径搅拌系统已连续稳定运行2 a，增加经济效益约5 000万元/a。

6　经济效益

机械密封装置进口产品每套300万元，国产装置每套100万元，改造后的苯加氢生产系统连续运行两年未出现机封泄漏等问题，为企业节约设备购置费用400万元。停车检修一次需要7 d，环己醇产量170 t/d，按1.2万元/t计，每年经济损失1 428万元。节约检修费用、加氢催化剂流失费用、公用工程损耗费用等，约50万元。

7　结论

目前，经国产化改造后的大轴径搅拌器在苯加氢生产系统中的使用情况良好，这为中国平煤神马集团筹建的重点建设项目中所需采购此类设备的国产化，提供了成功的工程应用范例。

TQ050.3

B

1003-3467(2015)03-0050-02

2015-01-04

李迎春(1977-)，女，工程师，从事企业一线生产工作，电话：13903751917；通讯作者：魏新军(1972-)，男，工程师，从事企业技改管理工作，电话：15136999318。