环己醇水合催化剂储罐搅拌密封装置技术改造

吴向红 ， 吕 洋* ，杨广贤

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

平顶山市神马万里化工股份有限公司的环己醇生产装置，是国内第一家引进国外环己醇生产技术及装备的企业，生产工艺是以苯和氢气为主要原料，经过苯加氢、环己烯水合、精馏分离等工业过程，最终得到环己醇产品，并将其提供给下游产业链。在环己醇工业生产流程中，水合反应是生产中的主要工序，包括水合反应器、精馏分离塔群、催化剂再生和催化剂添加装置等。在水合催化剂添加装置中，水合反应催化剂储罐搅拌设备密封方式的原始设计为盘根填料，使用过程中极易出现老化、腐蚀、松动等现象，使得密封装置性能不达标，导致水合催化剂泄漏造成局部的环保问题。如何完善原始设计，制定出合理可行的技改方案，彻底解决水合反应催化剂储罐搅拌设备密封装置出现的问题，使环己醇生产系统达到长周期稳定运行的目的，已成为当务之急。

1 存在问题

公司环己醇装置水合催化剂储罐A-D308的设计使用上限高度为6 m，实际安装高度7 m，直径6.6 m，体积201 m3。如果环己醇生产系统因故障停车时，需将2台反应器的水合催化剂全部导入储罐A-D308内，此时罐体液位会上涨到5 m，加上退料后管线的冲洗水用量，这大大超出了催化剂储罐A-D308的使用上限，造成催化剂外溢损失，引发环境事故。另外，原设计中催化剂储罐A-D308的搅拌器是倾斜安装在储罐底部，由于安装形式及特殊位置，对其密封指标要求特别苛刻，目前同行业生产企业一般采用“填料+氮气+水”的方式。如果出现填料密封泄漏情况，必须将催化剂储罐内部的物料完全清除，符合维修条件后，才能进行维修更换；同时为了减少催化剂浆液的外漏损失，需用大量的水进行冲洗，使得催化剂储罐液位迅速上升，最终超出催化剂储罐的储存上限，导致生产系统停车或增加维修停车时间，造成重大的经济损失。

2 技改方案

技改要求是在现有的水合催化剂储罐搅拌密封装置的基础上进行改型设计，利用原有的电机设备，将4套填料密封方式的斜插入式水合催化剂储罐搅拌器改型为双端面机械密封。该密封形式适用于强腐蚀、高温、带悬浮颗粒、易挥发低黏度介质，避免离心力的作用将污物引入摩擦面；同时对搅拌轴进行重新设计，采用夹壳联轴器的连接方式将搅拌轴与传动轴联接作同步运动，其夹壳联轴器的两个沿轴向剖分的夹壳，具有缓冲、减振的作用，适用于轴线安装困难和强烈振动的工况。通过以上设计改良不但满足了生产工艺所要求的密封条件，而且更方便于设备维修维护，且无需清空催化剂储罐，每次维修仅需拆掉夹壳联轴器便可更换机封总成，省时省力，无污染物外排。

2.1 改造前搅拌装置情况

水合催化剂储罐A-D308是储存水合反应系统中的催化剂浆液而设置的容器，以备生产过程的停车、维修时使用。改造前搅拌装置简图如图1所示，水合催化剂储罐上设置安装了4个搅拌器，用来搅拌储罐中的固液状态的水合催化剂，以防止水合催化剂浆液中的固体形成沉积，对加料过程产生影响。由于水合催化剂物料具有弱酸、腐蚀和冲刷性，水合催化剂储罐搅拌器在生产运行的正常工况下，其使用的石墨盘根密封部位时常发生泄漏，造成昂贵的水合催化剂流失，并造成局部的环境事故；另外，每次在停车检修期间，生产系统退回的水合催化剂数量都会达到储罐存储量的上限，此时石墨盘根密封发生泄漏，需要检修人员立即进行填料更换，维修操作过程费时费力，严重影响了环己醇生产系统的稳定运行。

图1 改造前搅拌装置简图

2.2 改造后搅拌装置情况

改造后搅拌装置简图见图2。

图2 改造后搅拌装置简图

改造后的搅拌装置是在维持原电机设备和搅拌轴的基础上，将原石墨盘根密封改为双端面机械密封，增加新型夹壳联轴器结构和拆装免排料结构设计，采用夹壳联轴器的联接方式将搅拌轴与传动轴联接。维修或更换机械密封时，仅需拆掉夹壳联轴器，由免排料结构设计进行二次密封，可以保证催化剂储罐无需放料清空，即可维修或拆换。

2.3 技改效果

根据环己醇生产中水合催化剂储罐的使用特性，通过对罐体4个斜插搅拌的轴封装置进行技改，解决了环己醇生产系统开停车过程出现的问题，为企业的节能增效提供了支撑。技改实施后的催化剂储罐搅拌密封装置性能优良，运行更加稳定，避免了催化剂外漏造成的损失和局部环境污染。将原有的盘根密封改为机械密封后，降低了检修频次，减少了人力、物力消耗。增加的免排料设计，可通过顶丝等撬装工具，在维修更换时起到了二次密封的作用。效果如下：①满足了不排料即可更换机械密封总成的要求；②搅拌轴与传动轴采用夹壳联轴器联接，维修拆装时仅需拆掉夹壳联轴器即可更换机械密封；③传动轴使用两个圆锥滚子轴承强制定位，机械密封总成内置轴承构成了轴系支撑，大大减少了偏心造成了机械振动；④动力传动采用皮带轮传输，电机设备的支架设计为螺柱调节式，便于皮带轮预紧、安装和后期定位调整；⑤双端面机械密封的设计，间隙使用冲洗水进行冷却降温。

3 经济效益

公司150 t/d环己醇生产装置，每年因搅拌系统密封装置泄漏引起的开停车检修、更换、拆装达3次，且需要将4套水合反应釜内的催化剂退料至催化剂储罐内，正常情况下每次开停车水合催化剂流失量约1 t，目前水合催化剂6万元/t，每年造成的经济效益损失18万元；每次开停车时间约2天，环己醇市场价格1万元/t，经济损失为900万元；该项目新增加机械密封及搅拌装置4套，总费用约40万元，此次技改经济效益总和为878万元。

4 结束语

环己醇生产装置的水合催化剂储罐搅拌装置是国产改进设备，其优化技术改造，首次将双端面机械密封装置运用于水合催化剂储罐搅拌系统中，该技术已获得国家实用新型专利。经过改造后的水合催化剂储罐搅拌密封装置，采用了新型的带有夹壳联轴器设计，解决了水合催化剂储罐不排料即可维修或更换机械密封的难题，保证了环己醇工业化生产系统的平稳运行。