环己烯水合催化剂再生系统过滤设备布置分析

袁 波，刘冬然，邢亚峰，赵振伦

(沧州旭阳化工有限公司,河北 沧州 061000)

环己烯法生产环己酮工艺安全、环保，碳原子收率高，属于目前国内己内酰胺、己二酸等生产企业优选工艺路线。

该工艺路线中的环己烯水合反应制备环己醇工段，反应用到催化剂ZSM-5分子筛。为了恢复运行催化剂的活性，水合反应配套有催化剂再生系统，主要完成从反应器中间歇卸出的水合催化剂的除油、双氧水氧化、陶瓷膜水洗过滤等操作，达到恢复水合催化剂活性的目的[3]。影响催化剂再生系统效率的关键步骤是陶瓷膜水洗过滤，目前该过滤系统存在检修空间小、卸料管道开关阀门易漏影响再生效率、水洗过滤顺控程序复杂等问题。本文分析了通过改变现在的陶瓷膜过滤器布置进而优化工艺流程，简化顺控程序，解决卸料开关阀易漏的问题。

1 工艺流程简介

1.1 原工艺流程

1.1.1 工艺流程简图

图1 现状水合催化剂水洗工艺流程Fig.1 Current water washing process of hydrated catalyst

1.1.2 工艺流程简述

水合催化剂浆料通过循环泵加压后由陶瓷膜过滤器F-1上部进入，进入过滤器内装有的陶瓷膜管内通道自上向下通过F-1，水合催化剂浆液中的清水通过陶瓷膜管壁的微孔从陶瓷膜内通道滤出到过滤器壳体空间，然后由XV-4阀门及所在管线将滤除清液排出过滤器。经过F-1完成过滤后的水合催化剂浆料接着依次经过串联的F-2/F-3，过滤方式同F-1。完成经过三个串联过滤器单次过滤后的水合催化剂浆液再由过滤出料管线返回至水合催化剂储罐，如此连续循环过滤。

随着过滤的进行，陶瓷膜管管壁微孔会被粘性较大的水合催化剂粘附，影响水洗过程中滤液滤出，大大降低水洗效率。因而陶瓷膜配置有间歇的反冲洗阀门XV-1/XV-2/XV-3及管线，反冲介质为高纯水。

催化剂储罐中的水合催化剂水洗达标后，水洗过程需要停止，由于F-1/F-2/F-3为同一水平布置，使得相邻过滤器之间的连接不可避免的出现“U”型弯，存留在过滤器及管线中的水合催化剂无法通过主管线的高纯水冲洗操作冲洗彻底。所以每个过滤器底部管线均设置有卸料开关阀门XV-7/XV-8/XV-9及管线，用于停止过滤操作时卸出过滤器中的催化剂，避免残留的水合催化剂堵塞陶瓷膜管通道及管线。

1.2 新工艺流程

1.2.1 工艺流程简图

图2 新水合催化剂水洗工艺流程Fig.2 Water washing process flow of new hydrating catalyst

1.2.2 工艺流程简述

新流程主要在原流程基础上改变过滤器F-1/F-2/F-3的布置，将原先的三个串联过滤器由同高度水平布置改成纵向自上而下布置，避免相邻过滤器之间出现“U”型弯的情况。

通过新的布置方式，过滤器之间的连接管线不再出现“U”型弯，水洗结束后可以通过主管道直接进行卸料操作，因而取消了过滤器底部的卸料开关阀，改用现场操作手阀作为紧急卸料使用，控制程序中可以减少单独的卸料控制操作。

2 两种工艺流程对比分析

2.1 原工艺流程分析

此工艺流程存在的问题有如下几点：

(1)过滤器卸料开关阀XV-7/XV-8/XV-9运行较短时间后易出现泄漏的问题，因此会降低过滤过程中的循环量，影响水洗效率，另外造成水合催化剂堵塞卸料管线。

(2)催化剂水洗步骤较多，整个过程通过顺控程序进行控制，顺控程序较复杂。

(3)过滤器原工艺流程为水平布置，弯头多，催化剂循环过程中压损大，而过滤的推动力就是陶瓷膜管内外压差，压损过大会导致过滤器中的压力降低，过滤效果变差。

2.2 新工艺流程分析

(1)新工艺流程有以下几点改善：

①单组过滤系统省去卸料开关阀XV-7/XV-8/XV-9及卸料管线的冲洗开关阀门4个，根据目前的过滤系统设置，水合催化剂再生一般有四组相同配置的过滤系统，如此可以节省16个开关阀门，节省投资。

②顺控程序中去掉单独的卸料步骤，优化控制程序，也能使得整个系统运行更加稳定可靠。

③新工艺流程较原工艺流程主管线的连接弯头变少，压损降低，对过滤效果有利。

④正常过滤过程中不再出现卸料阀的频繁操作，卸料手阀不会出现漏料情况，同样也能保证过滤效率[4]。

(2)新工艺流程带来的问题：

原工艺流程中的过滤器为同高度水平布置，新流程为自上而下的布置，会使得新工艺较原工艺的空间布置复杂，纵向空间占用变大，设备布置变得困难。但如果有足够空间能完成新工艺布置，也将带来一个优势：大空间意味着大检修空间。原工艺的布置方案检修空间狭小也一直是目前运行装置的一大诟病点。

3 结 论

环己烯水合催化剂的再生效率直接影响水合反应转化率，对装置的产能及能耗都有重要影响，因而提高水合催化剂的再生效率很关键。影响水合催化剂再生效率的重要因素就是过滤系统：一是过滤时间占再生的绝大部分，另外过滤的陶瓷膜管受影响因素很多。本文通过分析过滤器布置方向优化工艺路线，不断优化水洗流程和程序，降低水洗过滤时间，提高水洗过滤效率，可提升水合催化剂的整体再生效率[5]。