环己醇催化剂再生系统单向阀及管路的技术改造

2015-06-21朱炳梅季新跃

河南化工 2015年10期

关键词：环己醇泵体单向阀

朱炳梅，陈辉，季新跃

(1.无锡市恒禾工程咨询设计有限公司，江苏无锡 214031;2.河南神马尼龙化工有限责任公司，河南平顶山 467013)

环己醇催化剂再生系统单向阀及管路的技术改造

朱炳梅1，陈辉2，季新跃1

(1.无锡市恒禾工程咨询设计有限公司，江苏无锡 214031;2.河南神马尼龙化工有限责任公司，河南平顶山 467013)

在引进的环己醇生产装置中，对苯加氢催化剂再生系统的单向阀和管路进行优化改造，采用定位台阶固定单向阀、将泵的出口管线由单线改为双线、采用低温水强化泵体降温等措施，有效解决了输送料液造成的单向阀频繁破裂、附属管线堵塞、输送泵工作不稳定等问题，使装置具备长周期稳定运行的条件，取得了很好的社会和经济效益。

单向阀;定位台阶;强化降温;双支管路

0 前言

环己醇生产装置是河南神马尼龙化工公司引进的核心装置之一，也是世界上第二套实现工业化运行的环己醇生产线，采用的是日本旭化成公司开发的“苯部分加氢”生产工艺，该系统的核心部分为以苯和氢气为原料，在钌—锌催化剂的作用下，经过部分加氢反应制得环己烯产品及环己烷副产品，该工艺较传统的环己烷氧化工艺，具有操作平稳、安全环保、收率高、成本低的特点。在引进技术消化吸收的基础上，经过十多年的技术改造和自主创新，不断完善整套工艺技术，大幅度提升了装置的技术水平和国产化率，特别是苯部分加氢催化剂和催化剂再生工艺已经基本实现了国产化，该装置迄今为止在环己醇(酮)生产领域，仍然代表当今世界先进水平，该企业是我国环己醇产业化技术研究的核心基地和国家级高新技术企业。本文所述技术改造是针对连续化苯加氢催化剂再生系统进行的。

环己醇生产工艺中的催化剂再生工序，是将一部分催化剂浆液从苯加氢反应系统抽到加氢催化剂再生罐中，通过除油、氧化处理、煮沸、曝气等再生处理，以恢复加氢催化剂活性，然后返回到苯加氢反应系统中，使催化剂得以重复利用。在引进技术中，装置的催化剂再生系统采用间歇式工艺，再生周期短催化剂活性不能完全恢复，且设备处理能力低。为克服引进技术中催化剂间歇再生工艺的种种缺陷，企业自主设计了催化剂连续再生流程和设备，并实现了国产化，投入使用后催化剂再生效果良好。在运行磨合期间，也暴露出了一些问题，如单向阀频繁破裂损坏密封失效、泵体温度偏高影响运行、管路出现堵塞等，使得维修次数猛增，造成该工序频频停车，严重影响了设备的长周期稳定运行。究其原因，主要是由于加氢催化剂浆液中，液相与微颗粒共存且高温的特殊物性，加之单向阀体结构和管路设置不合理，以及泵体运行温度偏高所致，如何用经济合理的工艺技术解决上述问题，是本次技改的关键所在。

1 工艺过程

苯加氢生产系统是将苯接收器中预处理过的苯和用以调整催化剂浆液的高纯水混合，经进料泵升压后，进入第一加氢反应器底部的液体分散器内，氢气经压缩机至第一、二加氢反应器底部的气体分散器内，催化剂浆液从加氢沉降槽由循环泵送入反应器，通过反应器搅拌使苯、氢气和催化剂浆液均匀混合进行反应，反应后的物料和催化剂浆液的混合物在第一加氢反应器内从下向上流动，越过上部的溢流堰，

利用液位差进入第二加氢反应器底部的液体分布器，并与通入的氢气进一步进行加氢反应，最后经溢流堰到加氢反应液沉降槽中静置分离，相对密度小的油相送至装置后处理系统的加氢闪蒸槽，相对密度大的催化剂浆液由循环泵抽出返回到第一加氢反应器。

2 技改方案

针对影响加氢催化剂再生系统连续运行影响比较大的问题，着重从三个方面进行了整改。

2.1 单向阀

改造前，单向阀的连接结构和密封面的设置比较简单，未很好地考虑单向阀体的固定连接。当带有脉冲的料液流经单向阀时，阀体中的阀球往复运动，产生振动而损伤阀座及阀芯密封面，加上管路系统因脉冲液流引起的振动，造成单向阀频繁破裂和密封失效(见图1所示)。

图1 改造前进出口单向阀

改造后的单向阀体结构，借鉴了凹凸面法兰的密封结构形式，并强化和利用阀体结构上的定位台阶将单向阀固定在泵体上，既有效地改善了密封面的密封效果，又有效地缓解阀球运动所引起的振动，大大地改善了单向阀阀座破裂和密封面失效的现象(见图2、图3所示)。

2.2 管路系统

图4所示为技改前的管路设计，催化剂再生系统运行过程中，两个循环泵输送的催化剂料液，通过一个三通合为一路管线进入催化剂再生罐，是常规的管道设置思路。运行过程中，这段管线中含有固液二相的催化剂料液在三通附近，由于液流流型改变形成涡流，使催化剂料液中颗粒物在管路中沉积，造成出口管线频繁堵塞，严重影响循环泵的输送量。

图2 改造后进口单向阀

图3 改造后出口单向阀

改造后管线将两个循环泵的出口管线分两路，直接进入催化剂再生罐，并设置了高纯水冲洗口，对再生泵底部管路适时冲洗，有效解决了管路堵塞的问题，如图5所示。

图4 催化剂再生泵出口管线改造前

图5 催化剂再生泵出口管线改造后

2.3 泵冷却系统

将泵的冷却用冷媒由常规的循环冷却水，改为入口温度为5℃的低温水，降低了泵体的运行温度，保证了泵的使用性能，如图6所示。

3 实施效果

3.1 运行效果

经过本次技改，催化剂再生系统的可靠运行周期由原来的检维修频次2次/月，提高到≤1次/季，基本上达到了本次技改的目标。

图6 催化剂再生泵的冷冻水管路

3.2 技改经济效果

检维修费用:催化剂再生系统运行过程中催化剂再生设备每次维修费用约需13.886 6万元。技改前检维修频次2次/月，改造后降至1次/季度，每年可节约维修费277.732万元。

减少检维修时间创造的价值:按检维修时间1 d/次计算，环己醇装置产量170 t/d，每吨1万元，每年挽回经济损失3 400万元。减少催化剂的损失:每次检维修损失的加氢催化剂约2 kg，加氢催化剂的价格为5万元/kg，每年可减少经济损失200万元。

4 结论

将引进技术中苯加氢催化剂再生系统的间歇式工艺设备进行国产化改造，采用自主设计的连续化再生工艺，解决了国产化设备在磨合期间出现的单向阀频繁破裂、泵体温度偏高运行不稳定、附属管线易堵塞等诸多问题，使催化剂再生系统设备处理能力和自动化水平大幅度提高，再生周期缩短，工艺设备具备了长周期稳定运行的条件，实现了引进技术核心设备的国产化创新，取得了很好的经济和社会效益。