己二酸装置升膜蒸发器的长周期运转总结

赵振忠 , 华东旭

(河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南 平顶山 467013)

我国己二酸产能呈逐年扩张趋势,现产能将近300万t/a,由于产能扩张速度远大于下游产品需求增速,产能利用率维持在70%左右,多套装置长期处于停车状态。降低生产成本成为己二酸产品提高市场竞争力的方向,其中维持装置长周期运行和减少检修时间是降低生产成本的一种途径,回收工序的第一硝酸回收设备升膜蒸发器稳定运转是装置长周期运行的重要影响因素之一。神马尼龙化工公司7万t/a产能的己二酸装置升膜蒸发器进行了相应的技改,减少了升膜蒸发器检修时间,延长了设备运转时间,达到了装置长周期稳定运行的目的。

1 硝酸蒸发器运转现状问题

己二酸装置采用过量的硝酸和环己醇反应生成己二酸,反应后过量的硝酸母液在回收工序进行回收循环利用。装置采用3个并联的列管式升膜蒸发器进行硝酸回收,每个蒸发器由加热室与旋液分离器组成,旋液分离器与硝酸母液负压蒸馏塔连接,为升膜蒸发器提供真空工况。在负压状态下,硝酸母液通入蒸发器列管,低压蒸汽进入蒸发器壳程加热物料,实现硝酸二元酸混合物的分离。加热室为长列管立式固定管板换热器,料液由底部进入加热管,受热沸腾后迅速汽化;蒸汽在管内迅速上升,料液受到高速上升蒸汽的带动,沿管壁形成膜状上升,同时继续蒸发形成二次蒸汽,料液在高速二次蒸汽流及真空的作用下在管壁成膜并向上流动。气液混合物在蒸发器顶部进入旋液分离器,二次蒸汽在负压作用下从顶部进入硝酸蒸馏塔回收至硝酸系统,料液通过底部进入下一工序进行深度分离。加热室列管采用20 mm的无缝管,管长与管径比为200。由于列管较长,在蒸发过程中料液沿管壁缓慢上升过程中不断蒸发增稠,造成含有铜钒催化剂的母液在列管上形成金属络合物,并逐渐积累造成列管管径变小。蒸发器负荷降低造成硝酸回收效率低、单耗高,且系统内副产物的去除效果差,继而影响反应收率,造成生产成本增加。在正常生产过程中需要去除蒸发器列管内附着的络合物,并提高停车时处理络合物的效率。

2 现有处理工艺

原工艺设置蒸发器清洗时序处理升膜蒸发器内金属络合物堵塞管道,在蒸发器进口增加高纯水管线。每24 h从蒸发器进口加入高纯水清洗蒸发器列管内部,并在壳程通蒸汽进行加热去除管内络合物,可维持蒸发器稳定运转2个月。根据运转过程中蒸发器负荷进行机械清洗或氨洗,机械清洗使用高压水枪,影响列管壁面的光滑度,易造成列管附着络合物。工艺采用25%浓度的氨水清洗列管,氨水清洗系统如图1实线所示。使用临时泵将外装置配制好的合格氨水由桶内抽入氨水罐,建立氨水罐与单个升膜蒸发器氨水清洗循环,每次清洗时间为8 h,需要25%浓度氨水1 t,3个蒸发器彻底清洗各两遍需要48 h。长时间的停车造成公用工程的损耗和产品成本的增加,降低了公司己二酸产品市场的竞争力;且氨洗过程中使用氨水量为9 t,每次氨洗结束后直排含络合物的废氨水至化学水沟进行处理,快速集中排放氨水易造成污水处理系统生化池内细菌的大量死亡,导致污水处理系统异常,影响公司其他装置的正常污水处理量。

3 优化处理工艺

优化工艺主要是减少氨洗时氨水用量并缩短氨洗时间,可减少污水处理系统的负荷,同时提高检修升膜蒸发器的处理效率,达到增加装置运行周期,提高装置的产量,降低己二酸生产成本。

技改如下:①更换1 m3的氨水罐为4 m3罐,并增加远传控制仪表系统,更换原氨水循环泵为高功率氨水泵;②直接配管线将外装置配制合格氨水至4 m3的氨水罐,取消氨水桶及临时用泵;③将并联的3个升膜蒸发器氨水进口管线改配至新增氨水泵进口,出口配至4 m3的氨水罐建立循环管线;④新增20 m3废氨水罐、泵,并配置管线可以直接送至污水处理厂;⑤在每个旋液分离器气相管增加一个闸阀和导淋,并在1 m内设置带远传的氨气气体检测仪。技改后如图1所示(虚线内为技改内容)。

图1 氨水清洗系统流程图

技改后每次停车处理升膜蒸发器结垢时,可以直接联系外装置通过管线将氨水送至氨水罐,节省了安装临时泵的时间和人力、物资的投入。临时泵不稳定常出现氨水的泄漏,并挥发产生刺激性气味,损伤现场人员的呼吸系统,现操作避免了以上危险,改善了现场操作的环境。控制室控制进料阀门加氨水3 t后停止,建立氨水罐与3个升膜蒸发器氨水清洗循环,每次清洗时间为8～9 h,3个蒸发器彻底清洗两遍需要18 h,提高了处理蒸发器结垢的效率,降低了装置停车时间。每次氨洗结束后废氨水通过氨水泵送至氨水罐集中收集,杜绝了氨水直排化学水沟造成的氨水挥发产生的刺激性气味,减少了污水处理系统的负荷,并保证生化系统的稳定运行。技改后氨洗共用氨水6 t,氨水用量减少3 t,收集到罐内的废氨水通过废氨水泵经专用管线送到污水处理厂的氨水收集罐,通过化学试剂置换出铜钒,处理后的氨水可以调整污水的相关指标。

4 结论

通过对己二酸装置升膜蒸发器的相关技改,效果良好。达到以下效果:①装置停车检修减少了氨水使用量和清洗时间,清洗后效果良好,投用升膜蒸发器后工艺运转稳定。②降低了现场人员劳动强度,减少了升膜蒸发器清洗时的物资投入。③无泄漏制备氨水和废氨水收集,杜绝了现场氨水挥发的刺激性气味,改善了现场生产环境。④废氨水集中送至污水处理厂进行后续处理,降低了污水处理负荷,减少了对生化系统的冲击。⑤装置稳定运行时进行升膜蒸发器的氨洗延长设备多运行40 d,最长可稳定运转100 d,减少了己二酸装置检修次数2次/a,节省停车时段内的公用工程费用和物料损失约60万/a。