50 kt/a糠醇装置优化设计与运行总结

龚普勤，张　鹏，周　翔，张　永

(河南心连心化肥有限公司，河南 新乡　453731)



50 kt/a糠醇装置优化设计与运行总结

龚普勤，张鹏，周翔，张永

(河南心连心化肥有限公司，河南 新乡453731)

摘要：对我公司50 kt/a糠醇装置的工艺特点进行了简要的介绍，着重阐述了该工艺流程存在的问题和项目建设中采取的优化设计措施，通过这些改进，基本解决了中压液相加氢法生产糠醇的难题。该项目投运后，短期内达到了设计指标，产品质量稳定，获得了很好的经济效益。

关键词：糠醇生产；优化设计；运行总结

1前言

糠醇,又称呋喃甲醇,是一种重要的有机化工原料，由糠醛加氢制得。主要用于机制铸造工业的粘合剂、防腐剂、涂料、树脂的稀释剂和改性剂及合成橡胶、农药等工业中的原料。由糠醇制得的增塑剂的耐寒性优于丁、辛醇酯类增塑剂,糠醇还可以用于有机合成,经水解制得的乙酰丙酸(果酸)是营养药物果糖酸钙的中间体。

近年来随着国内制造业的飞速发展,糠醇产品的需求也越来越重要。我公司是以合成氨、尿素为主的生产企业，同时副产CO2、H2、CO等相关联产气体产品。为发挥公司内部资源优势，实现企业综合效益的最大化，我公司决定新建一套50 kt/a糠醇生产装置。

2糠醇生产工艺流程

我公司的糠醇生产采用业内成熟先进的糠醛中压液相加氢工艺，主要流程如下：糠醛经糠醛进料泵打入预混罐中，在预混罐中加入一定配比的糠醇催化剂，糠醛与催化剂在预混罐中经搅拌机初步混合均匀，然后进入混料罐进一步搅拌，充分混合后经糠醛泵加压与氢气压缩机来的氢气混合进入糠醇合成塔中。在糠醇合成塔内，一定量的糠醛和过量的氢气在高温和高压条件下，在催化剂的作用下发生加氢反应，生成粗糠醇，粗糠醇经过冷却、氢气分离，进入过滤系统过滤掉绝大部分催化剂后，进入糠醇精馏工段进行精馏制得到精糠醇。

2.1　中压液相加氢法生产糠醇存在的主要问题

(1) 自动化程度低，劳动强度大。国内糠醇都是微小企业，行业自动化程度较低，技术发展较慢。比如在配料系统一般采用人工间歇配料；同时，由于中压液相法所用的反应器为管式反应器，反应过程中糠醇容易在反应塔底部结焦，需要对反应塔进行拆塔除焦，由于单塔生产周期只有15-30 d，因此操作人员需要定期对糠醇反应塔进行拆塔检修。

(2)管道容易堵塞。由于糠醛和催化剂混合容易沉淀，造成糠醛进料泵进口管道经常堵塞。当反应塔出现垮温现象时，需要通过开车罐原料进行补救措施，由于管道堵塞导致垮温时间较长，易导致不合格产品出塔，影响产品质量。

(3)运行能耗较高。通过考察国内同类型生产厂家，在糠醇反应塔内的反应热没有合理回收利用，蒸汽消耗偏高；同时过量的氢气在高压分离器分离出来后，又重新减压送至压缩机进口，大量的循环氢气在减压后重新加压，导致压缩机电耗高。

(4)催化剂过滤系统的设计存在缺陷。采用开放式离心过滤系统，流程复杂，设备较多，且不能够连续生产。同时由于离心过滤系统采用开放式，造成现场环境较差。

2.2　糠醇装置设计优化与改进措施

在项目建设前期，我们针对国内外糠醇生产工艺进行了大量的调研，同时也与相关生产厂家进行了沟通，取得了大量的数据，通过整理分析，理清了生产工艺中存在的难点问题。在项目的设计中，我们针对这些问题都进行了优化与改进，主要有以下几点：

(1) 将人工配料改为自动配料。糠醛人工配料劳动强度大，同时也不够准确，在预混管上增加自动配料系统。该系统对原料糠醛、催化剂采用自动计量称重，通过DCS编程控制糠醛与催化剂配料比自动进行调节，实现配料系统的自动化。通过该配料系统的设计，不仅减少了配料工的劳动强度，同时保证了原料糠醛与催化剂配料的平稳，减轻了对糠醛反应器的不利影响。通过这一改造，目前除现场巡检外，配料系统现场不需要人工操作，全部实现自动化。

(2) 反应器底部进料口增加高压混合器。由于糠醛、催化剂、氢气三者分别属于液相、固相、气相三种相态，为得到较快的反应以速率，就必须使催化剂与糠醛快速并充分混合，同时还要防止催化剂在糠醇反应塔底部沉积，影响反应温度，造成反应塔结焦。通过增加高压混合器，使三者在反应塔内部混合更加均匀，提高了反应效率，延长了单塔运行周期，使得检修周期由2周左右提高到了30-40 d，降低了维修强度，稳定了产品质量。

(3) 增加反应塔中下部测温点。使得反应塔有底部、中下部、中上部、顶部四个测温点，保证能够检测反应塔在不同生产负荷时的热点温度，便于判断反应塔内的反应情况和主反应位置，采取更具针对性的调节措施。控制夹套蒸汽压力及冷却热水流量，减少生产波动。同时还能很好的判断出反应塔内结焦情况，为反应塔拆塔除焦提供更准确的依据。

(4)反应热回收利用。糠醇反应器原设计采用循环水冷却，反应热量全部带入循环水中，造成大量的热量损失。通过改进反应器结构，串联一个废热锅炉，产生低压蒸汽供糠醇精制工段使用，回收利用系统反应热。

(5)将氢气压缩机分开为增压机和循环机。因为糠醛加氢反应是一个氢气过量的反应，当反应以最佳反应速率进行时，氢气的循环量是加氢反应消耗氢气量的2-3倍。如果直接将大量的循环氢气重新减压至压缩机进口压力，然后重新加压使用，浪费大量的电能。通过工艺流程分析，我们创新设计，将压缩机的功能拆分为增压机和氢气循环机。这样，循环氢气就不需要减压，直接通过循环机加压回到糠醇反应器进口进入反应。减少大量的能量浪费。

(6)采用斜管沉降过滤器代替离心沉淀系统。斜管沉降过滤器是根据平流式沉淀原理，在容器内增加许多斜管填料后，加大水池过液断面的润湿周边，同时减小水力半径，这样在同一水平流速V下，大大降低雷诺系数Re，减少水的湍动，促进沉降进行。同时在泥渣悬浮层上方安装60°的斜管组件，使粗醇液中的悬浮物、固化物在斜管侧表面积聚成薄泥层，依靠重力作用滑回泥渣悬浮层，进入集泥斗，由排泥管排出污泥池综合利用。上清液为沉淀后粗糠醇逐渐上升至集液管排出，直接进入糠醇精制工段。通过这一设计改进，整个沉降过滤系统只设置一台沉降过滤器，减少了传动设备。斜管沉降过滤器采用全封闭式，减少有机物挥发，生产现场更环保。

3结语

通过对糠醇项目前期调研、分析，并采取多项优化措施，解决了该项目生产工艺存在的多种难题，取得了良好的经济与环保效益。该装置自2015年4月份一次投料成功，5月底针对开车出现的一些问题进行了短暂停车处理。6月份重新开车后，平均日产精糠醇在170 t以上，整套装置整体运行平稳，各项消耗都远低于设计值，产品质量全部达到行业优等品指标，目前已经成为化工园区的一个亮点工程。

The summary of optimization design and operation about 50 kt/a furfuryl alcohol production device

GongPu-qin,ZhangPeng,ZhouXiang,ZhangYong

(He’nan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., Xinxiang He’nan Province 453731, China)

Abstract：With introducing the technological characteristics of 50 kt/a furfuryl alcohol production device in Henan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., emphatically elaborating the problems of technological process and optimiz-ation design measures in the project construction. With these improvements, basically solved the difficult problems about hydrogenation for production of furfuryl alcohol in liquid phase in medium pressure. Now the project has put into operation, the indicators has achieved the design ruquirments, and has good economic benefit.

Key words：furfuryl alcohol production; optimization design; operation summary

中图分类号：TQ214

文献标志码：B

文章编号：1003-6490(2015)06-0019-03

作者简介：龚普勤(1984-)，男，河南新乡人，工程师，河南心连心化肥有限公司技术管理部，主要从事氮肥系统化工设计及改造工作。邮箱：gpqin007@163.com。

收稿日期：2015-12-05