己二酸装置氧化反应器搅拌损坏原因分析及预防措施

董晓凯，翟保山

(河南神马尼龙化工有限责任公司，河南 平顶山 467013)

己二酸HOOC(CH2)COOH俗称肥酸，白色结晶，是脂肪族二元酸，在化工生产、有机合成工业、润滑剂制造等方面有重要作用。河南神马尼龙化工公司采用环己醇-硝酸氧化法制取己二酸，年生产规模为20 万t。己二酸的收率一般在94%左右，主要副产物是戊二酸和丁二酸(DBA)。通过干燥，最终获得纯度>99.8%的干己二酸产品。

1 工艺流程简介

环己醇-硝酸氧化法生产己二酸，此法以过量50%～60%的硝酸在两级串联的反应器中，于60～80 ℃和0.1～0.4 MPa下氧化KA油。催化剂为铜-钒系(铜0.1%～0.5%，钒0.1%～0.2%)，在反应器中用过量硝酸氧化后生成含有己二酸的溶液，同时伴随着氧化反应产生大量的NOx。此反应是放热反应，因此在反应器内部增加盘管进行换热，把多余的反应热带出系统，在反应器内部增加搅拌保证环己醇在反应器内部反应充分，同时通过反应器搅拌的功率可以判断出反应器内部的液体高度。反应产生的含己二酸的液体通过溢流到缓冲罐内，再通过双重结晶和离心分离，最终得到纯度达到99%的己二酸[1]。反应工序是环己醇-硝酸氧化法的核心工序之一，反应器的搅拌运转正常与否直接关系到系统能否正常运转。

2 反应器搅拌形式和运转中常出现的问题

框式搅拌结构坚固，推动物料量大，有利于反应器内部液体的传热过程，适用于液体有结晶颗粒的黏稠液体[2-3]。因此中国平煤神马集团尼龙化工公司公司尼龙生产线己二酸装置氧化反应器搅拌是框式搅拌。在正常的运转中，反应器内部的溢流高度一定，反应器的温度、功率都在正常的范围内，利于环己醇和硝酸在内部反应生成己二酸，反应热由内部盘管带走。

但在硝酸和环己醇反应中，由于反应器负荷的调整，开停车时温度指示不准，造成结晶或设备安装水平度不够等原因，造成反应器搅拌轴断裂，导致系统停车。

3 环己醇硝酸反应工序的调整

根据搅拌器断裂的设备原因和工艺条件对搅拌的影响因素，同时结合对现场职工的管理，制定出本次调整方案，从2018年6月上旬开始，针对本装置反应单元操作分阶段做出了以下调整。

3.1 调整安装的水平度

搅拌器的安装水平度要求较高。搅拌在安装中，由于垫片的厚薄不均匀，反应器口的法兰移位等原因，造成搅拌的水平度不够。水平度大小直接影响到搅拌轴的摆动量，如果搅拌的摆动量大，会使搅拌碰到反应器的壁面或内部的盘管，造成搅拌受力不均，在长时间的运转下造成搅拌轴断裂。在每次安装搅拌器时，安装完成后要测量反应器安装的水平度，反应器搅拌水平度必须保证在0.10～0.15 mm。

3.2 反应器的反应负荷应维持在合理范围

反应器内的反应是按硝酸和环己醇一定的比例进行反应，硝酸通过调节阀进入反应器内，反应所需的环己醇通过反应内部的内插管进入反应器内部与环己醇反应。当反应器内环己醇的负荷过大，随着反应器内部环己醇和硝酸的剧烈反应，产生的热量向四周扩散，会对反应器的搅拌造成巨大的冲击，使反应器搅拌左右来回摆动，超过一定幅度，就会造成搅拌框碰到反应器的壁面或内部的盘管，搅拌受力不均，在长时间的运转下最终搅拌轴断裂。为减少系统硝酸的消耗，在正常运转中反应器的反应负荷应控制在一定的范围内。

由表1可知，硝酸进料量在30 t/h时，环己醇的进料量最大为5 t/h。

3.3 小修停车时反应稀释量和停止搅拌温度的控制

己二酸装置每2个月就要进行小修清疤1次，对系统问题进行处理。在每次清疤期间需要停止氧化反应，对反应器内的物料进行稀释降温，同时等温度降到一定时停止搅拌，防止温度过低造成己二酸结晶对搅拌的伤害。搅拌稀释量及停止搅拌温度对系统的影响见表2。

表2 搅拌稀释量及停止搅拌温度对系统的影响

由表2可知，只有在反应稀释量为10 t/h，停止搅拌温度为50 ℃时，对搅拌的保护最好。

3.4 调整反应器内消泡剂的加入量

环己醇在反应器内的反应容易产生气泡，气泡严重造成反应器内的液位迅速降低，使搅拌的负载降低，搅拌易产生晃动、碰壁，最终造成搅拌轴断裂。因此需要对反应器内持续加入消泡剂，同时消泡剂的量过大会造成己二酸内产品质量的下降，因此消泡剂的加入量要控制在60 g/t ADA为最好。

3.5 校正搅拌的功率计

反应器内通过搅拌功率的指示可以直观判断出搅拌的运转状态，功率计指示异常时，代表搅拌出现问题，需要停止搅拌进行处理，所以功率计的监控就显得非常重要，要求电气、仪表人员在每个清疤周期进行调校1次，确保功率计的指示完好无误。

3.6 加强监控，进行预防性操作

为了保证反应器的安全稳定运转，需要控制室人员和现场人员每次巡检时仔细检查确认搅拌的运转状态。控制室人员每0.5 h确认功率计的趋势，确保在合理的区间之内。现场人员每次巡检确认搅拌的声音、温度、减速机油位等是否正常。如有异常情况，及时联系检修人员处理。

4 调整后效果分析

通过以上各项措施，反应器搅拌的运行周期和使用寿命得以大大延长，节省了维修费用，基本实现了装置长周期稳定运行，实现己二酸装置增稠器性能最大优化。保证了装置的平稳运行。