丁辛醇装置高速泵机封泄漏分析及改进措施

张庆楠

（中海壳牌石油化工有限公司，广东惠州 516082）

丁辛醇为无色透明、易燃的油状液体（中等毒性且具有特殊的气味），能与水及多种化合物形成共沸物，沸点 117.7℃，具有刺激和麻醉作用。丁醇（butylalcohol）和辛醇 2-乙基乙醇（2-ethylhex-anol）由于可以在同一套装置中用羟基合成的方法生产，故习惯称为丁辛醇。丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料（基本有机合成原料），用途十分广泛。正丁醇主要用于制造丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇醚、增塑剂 DBP、氨基树脂和丁胺等，也可用作油漆与涂料、化妆品、医药等方面的溶剂。异丁醇主要用作涂料和油漆的溶剂，还作为增塑剂（DIBP）、醋酸异丁酯、丙烯酸异丁酯及甲基丙烯酸异丁酯的原料。辛醇用于合成增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、分散剂丙烯酸辛酯、油漆涂料醋酸辛酯以及薄膜包装材料己二酸二辛酯（DOA）等，也可用于制造表面活性剂，并用作溶剂、柴油和润滑油的添加剂。辛醇下游消费主要集中在增塑剂领域，主要下游产品是 DOP 与 DOTP。虽然 DOP 存在毒性，其未来继续发展的空间有限，产能产量近几年都有所放缓，但短期内尚无其他增塑剂产品在制品及产品性价比上完全取代 DOP 产品。当前 DOP产品在我国最大的替代品是 DOTP，因其相对环保使得近年来市场份额逐渐增加。

1 丁辛醇装置工艺的基本内容

本研究的主要目的是在一家化工企业生产丁醇。化工企业使用的丁醇生产装置采用高压羟基合成工艺。丁醇装置使用丙烯、一氧化碳和氢的混合物，纯度超过95%。醋酸钴水溶液是生产过程中的主要催化剂。合成氢氧根的反应压力一般保持在28～30MPa。在这种生产方式下，异丁醛与正丁醛的比值为1∶3。分离处理后，进行相应的冷凝反应得到2-乙基己烯醛。在加压氢氧根合成过程中，生成的2-乙基己烯醛与氢反应生成辛醇，辛醇的副产品是正丁醇。在目前丁辛醇装置的技术应用情况下，高羟基合成技术在正辛醇系统技术改造过程中具有重要意义，因为它导致副产物产量增加和污染物含量增加。相对较高的二氧化碳排放量和能源消耗。本研究的主要目的是逐步将传统的高压羟基合成工艺转变为丙烯和铑的低压羟基合成工艺，并提高丁醇装置生产过程的安全性和效率。

2 加氢反应催化剂

丁醛、辛醛等有机化合物的加氢可以通过化学平衡分析来实现，但加氢反应需要适当的反应速率，因此需要使用催化剂。各种催化剂用于有机材料的加氢。根据元素周期表，它们主要是周期为4、5和6的第8类过渡金属元素。在例外情况下，金属元素的网状物移动2.4仅有408魡晶体参数或六边形网格大小和最外层的7-10 S和D电子，在D组的名字，更适合用于加氢催化加氢的激活。

氢化催化剂有5种类型：①金属催化剂。使用Ni、Pd、Pt和最常见的Ni。由于巴斯夫的专利技术，金属填充物已经在多孔介质（氧化铝、硅胶、硅藻土）上开发出来。金属催化剂具有活性高、强度高、耐热性好等优点，缺点是它很容易中毒。②主链催化剂。用羊毛浸渍催化活性金属和铝或硅合金，去除部分铝或硅，形成活性金属催化剂。最常用的是镍和钴。③金属氧化物催化剂。例子包括：CuO，ZnO，Cr2O3，NiO等，氧化金属通常用于甲醛、酯等化合物的加氢反应，并含有大量有毒物质。它是由气体混合和/或未饱和的、铜和锌的甲醛组成的。氢化浓度以保证高浓度的酒精。④毒气、无氧和毒气主要用的是MoS2，WS2，Ni2S3氢洗剂这个加速器的活跃度很低，反应却是温的。⑤metallkatalysator是金属催化剂，大部分关键原子是贵金属，比如“Ru”，pH。它的反应速度高、选择性好。

3 丁辛醇装置工艺的技术改造策略

3.1 关于开车时升温时间过长的技术改造

通常，丁辛醇装置高于4羟基类似物合成酒精的时候，反应堆冷却装置冷却反应釜温度低于50℃。在重新启动之前，在原料进入工厂之前，反应堆温度必须上升到85℃以上。大多数装置的设计目的是将温度上升时间保持在8～10h。在加热过程中，工厂使用的所有合成气都被排放到燃烧火炬系统中，直接导致丁醇生产成本的大幅增加。在这种情况下，为了更好地解决能源问题过度消费由于长时间的加热单元的丁醇停工了，调查的结果显示，调整相应的制冷剂蒸汽的丁醇的加热装置加热可以有效减少时间操作。加热阶段开始，在电容器100℃的蒸气冷凝温度；将机组底部的电容器改造成临时加热装置，使启动加热时间缩短至4h。

3.2 关于蒸汽冷凝回收再利用的技术改造

蒸汽冷凝回收再利用的技术改造主要涉及丁醇单元氢氧化物合成装置蒸发器加热装置改造。一般来说，丁醇装置中氢氧化物合成器蒸发器的加热压力在2.0～2.2MPa，蒸汽的加热影响产量。在传统的丁辛醇装置工艺中，返回主冷凝线的设备在主线使用过程中经常会出现水震现象，导致机组直接排放，在很大程度上冷凝在化工出水管网中。这种现象不仅会导致废水大量凝结，而且会进一步加速下水管道的腐蚀速度。通过对丁辛醇的单位进行彻底分析，可以通过以下修改来解决这个问题：安装的总管必须配套，部分冷凝水送至低压蒸汽冷凝管，其余可闪蒸回用。

3.3 关于尾气中氢气综合利用的技术改造

丁醇装置的液相加氢装置一般采用一次性加氢工艺，将未反射的氢气放空并在火炬系统中燃烧。丁醇装置的废气氢含量一般保持在85%～90%，装置的废气排放量一般在300m3/h左右。考虑到该工艺在丁醇装置实际应用的现状，丁醇装置气相加氢装置所用的氢气必须不断引入和回收。根据相应的试验结果，丁醇装置循环气的氢含量一般在75%～80%。如果丁醇装置排出的废气中氢含量低于正常值，必须及时将部分循环氢气排入火炬系统进行燃烧，并且必须向火炬系统中添加新的氢气，这个数量。该操作循环可以将氢气丁鑫的氢气含量充入醇类生产的实际需要，确保丁辛醇对生产质量起到积极的作用。此外，对于上述两个氢气回收工艺，这两个工艺回收的氢气将被送入气相加氢装置的循环系统中，从而可以实现氢气的再利用。

4 国产醛加氢催化剂

目前，丁醇项目的建设已经提上日程，丁醇产品市场非常有利，更重要的是，德国巴斯夫等公司的加氢催化剂价格逐年上涨。1996年，巴斯夫股份公司辛烯液相加氢催化剂价格由2万至3万ECU/t提高至30万ECU/t。国产加氢催化剂的开发研究也因此成为热点。1997年，吉林石化研究所自主建设了80t/a辛烷值加氢催化剂生产装置。分析、试验和活性评价表明，该催化剂的各项性能指标均满足单位丁辛醇加氢工艺的要求。2002年6月，80kt/a丁辛醇装置采用乙醛A型气相加氢催化剂。大庆石化公司二化工厂2002年11月，《VAH型乙醛气相加氢催化剂的研制及工业应用》获黑龙江石化局批复。正丁醛气相加氢催化剂也由南京化工集团研究院研制成功，并成功应用于山东齐鲁丁醇石化装置。

5 尾液泵机封的改造

通过分析高速泵机械密封泄漏的原因，结合高速泵的方便组装和使用，确定了消除高速泵密封泄漏最有效的解决办法是减少高速泵的机械密封泄漏。在高速泵体中增加机器的负载，而最有效的方法是增加磨损的轴套中的装配空间。

5.1 静环和O型圈的改造

大部分静态机械密封环选用树脂石墨，石墨环泵轴承高速运转时的粉末渗透运动集中在O型圈，特别是聚四氟乙烯粉末在叶片密封处结块时，特氟龙不仅能在密封边缘留下印痕，而且，如果严重，会影响其在补偿电路中的作用。加工时选用强度高、耐高温、摩擦性能好的浸渍氩石墨环作为静环，保证泵高速运行时的稳定性。O 线圈的柔韧性对于高速泵的机械密封性能至关重要。分析O圈膨胀的原因，SBR不耐白油，O圈的密封材料应更换为耐油全氟醚橡胶。丁醇装置高速泵密封件数量多，O型圈泄漏较多，因此在选择线圈时应考虑接触介质，有效保证线圈的密封性，提高机械密封的可靠性。

5.2 51D及51C动环的改造

以高速泵机封（51d、51c）为例，腰端比压的特点是闭合腰部两侧压力为零，刺激了腰带的磨损，如果比 压值达到机械密封对于高速泵的机械密封性要求高。因此，高速泵机械密封的改造设计应保持初始比压大小不变，并引入新的材料和结构来更换环。动环的材料可以选择碳化钨，而套筒是314。同时，音圈的厚度应该增加。

5.3 尾液泵的吸入侧改造

丁醇装置高速泵入口处通常不安装Y型过滤器，造成高速泵入口处杂质大量渗透，造成机械密封出现新的大泄漏。因此，在安装高速泵时，需要在介质入口处安装Y型过滤器，以过滤大量的颗粒和灰尘，改善丁醇装置高速泵的运行条件。丁醇装置高速泵抽气室外形尺寸不可调整。通常通过增加补偿元件的补偿来改善补偿效果。需要说明的是，一般的补偿元件都是采用多个弹簧的形式。使用弹簧的主要缺点是，如果增加弹簧的补偿，寿命太长会使它们失效。此外，高速泵在高速运转时产生的高速振动也是高速泵机械密封的泄漏因素，因为它们产生的转速高达 10 275r/min。因此需要修改或选用其他补偿元件，以增加尾液泵密封的泄漏量。在这种情况下，有一些特定的方法可以调整和修改带有静环的弹性元件的材料和结构，而无须调整轴向尺寸。一般来说，波纹管补偿元件的形状大于弹簧的形状，提高了密封补偿性能，更有效地减少了补偿机构的摩擦，改善了静环的驱动力。此外，金属波纹管与多弹簧机构相比，有效补偿了尾泵快速旋转的弹性补偿。同时，静环和动环的重要创新显著延长了丁醇装置高速泵密封件的使用寿命，提高了劳动生产率。加氢催化剂的寿命一般为1～2a。催化剂在使用过程中逐渐中毒。在活性有所降低后，更换新的催化剂。为了变得活跃，新负载的催化剂必须经历活化或还原过程（剧烈的放热反应）。生产过程中，由于还原后的催化剂自燃，需要对催化剂进行轻微氧化处理，一方面需要清空催化剂，另一方面对催化剂表面进行钝化处理。另一方面；另一方面，沉积在催化剂上的有机物被燃烧。催化剂的使用寿命与还原氧化过程直接相关，因此应严格控制还原氧化的温度和时间，防止催化剂被压碎。

6 丁辛醇加氢催化的技术进展

2015年以来，中国丁醇和辛醇的总消费量分别达到59.6万t和86.3万t，总可用量未超过50%。我国化工行业消费支出占总消费的75%以上，人员统计和支出预测及未来五、十年、过桥产品的总体需求、以每年近7%～8%的速度增长，并在未来两年持续增长，我国对丁醇类产品的需求量将超过70万t，全球新城镇的需求量将超过90万t。综上所述，我国丁辛醇产品的综合效率和生产效率还不能满足社会经济发展的需要，是我国主要化工行业亟待解决的重大问题之一。

气相加氢催化剂在我国丁辛醇装置正式投产后，还需要从国外进口使用，消耗大量外汇，成为降低统一成本、提高效率的关键要素。内部多个气相加氢催化剂研究单位发展迅速，相关研究所于1999年正式启动，致力于研发气相加氢催化剂气体，并在实验室和研究中得出一系列高附加值的结论，凭借工业化生产的独特工业研究经验，研究所成功研制出综合性能优于国外进口的加氢催化剂，北京某材料制造企业实际引进大庆研究所提供的催化剂。同时，大庆石化公司在丁醇工业装饰领域进行了开发并取得了良好的成绩。五年来首次投产。产品指标满足丁辛醇生产技术要求，催化剂加热灵活，可在某些特殊环境条件下应用，有效填补了国内该技术领域研究的空白，促进了我国工业化生产。

7 结语

根据异丁醇装置的实际运行情况对t-205进行优化调整。优化节省蒸汽和循环冷却水，减少废液排放，节能减排，提高安装效率。在优化t-205 经验的基础上，优化的均质塔还实现了节能、减少排放和提高工厂效率。因此，为节能减排的优化优化，以及国内同类装置精馏塔的技术改造提供了重要的经验和数据，值得广泛推广。考虑到上述优化调整的成功，目前异丁醇装置正在对辛醇精馏工艺进行优化改造，以便在正常生产时停止辛醇精馏工艺，进一步节约能源。取得成就。