1,4-丁二醇(BDO)的生产问题分析与解决措施

王敬峰

(河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南鹤壁，458000)

某煤化工公司年产10万吨BDO生产装置分两期建设，一期5万吨BDO生产装置于2012年建成投产，二期5万吨BDO生产装置于2013年建成投产。采用炔醛法生产工艺，由外购电石通过湿法制备乙炔气，自产甲醇通过氧化生产甲醛；甲醛与净化后的乙炔气在炔化反应器进行反应，产出BYD(丁炔二醇)，BYD经精馏、离子脱除后，进入加氢装置；精制BYD与PSA制取的氢气在加氢反应器中进行反应，经过低压加氢、高压加氢两步加氢后，产出BDO粗产品，粗BDO经精馏后，得到合格的BDO产品。

1 装置生产特性

BDO生产原料有电石、氢气、甲醇，辅料有硫酸、烧碱、醋酸钠，有多种过程中间产物和副产品，原料涉及固、液、气三相物料，液相有高沸物和低沸物；工艺单元多，有乙炔气制备单元、甲醇氧化制甲醛、变压吸附制氢、甲醇裂解制氢、炔化反应装置、BYD精馏装置、BYD脱离子装置、低压和高压加氢反应装置和BDO精馏装置，生产流程长，设备数量多、类型多；催化剂有固定床型的铁钼催化剂、负载镍催化剂、铜锌催化剂，淤浆床型有铜铋催化剂和海绵镍催化剂。

2 生产过程中易发生的问题

由于生产过程的工艺复杂、物料多样、设备数量多，生产中遇到许多影响生产的故障问题，经过近几年的生产运行，总结出如下问题：乙炔发生装置的堵塞、浓缩过滤器F102故障、低压加氢进料泵P203故障、高压加氢注塞泵故障、反应器搅拌故障和过程指标难以控制等。现就比较典型的乙炔发生装置的堵塞、浓缩过滤器F102故障、低压加氢进料泵P203故障三个问题进行分析总结。

3 乙炔发生装置故障问题

3.1 乙炔发生器工艺简介

乙炔发生器是乙炔发生装置的关键设备，3mm以下的电石与水在1.2：1的比例下进入反应器反应，通过耙齿搅拌均匀混合反应，产生乙炔气从气相管排出，经洗涤塔洗涤后送入炔化单元，电石渣经下料器、输送机、提升机进入电石渣仓。

3.2 生产存在的问题

(1)发生反应器气相管线堵塞，运行15天左右因为气相管线堵塞问题，需要停车清理。

(2)洗涤塔底排水泵管线堵塞，运行30天左右管线结垢堵塞，阀门结垢无法进行交出，被迫停车清理。

(3)电石渣仓堵塞，3个月左右渣仓内部板结严重，渣仓堵塞，系统无法出灰，被迫停车。

(4)发生器搅拌过载跳车。

3.3 原因分析

(1)电石渣在乙炔发生器气相管线结垢堵塞。

(2)洗涤塔浊度过高，结垢较快。

(3)电厂渣含水量高，低温板结。

(4)电石质量波动和水流量波动，引起水比失调，造成搅拌过载。

3.4 改进措施

(1)在气相管线增加冲洗水管线，防止和延缓积灰和发生堵塞，气相刮刀由H型改为L型设计稳定刮刀运行。

(2)将洗涤塔排水泵A和B出口管线分开为两路，出口不共用管线，结垢时可以交出一台泵和管线进行在线清理。

(3)电石渣仓底部增加蒸汽伴热防止潮气冷凝，同时增加氮气炮避免仓内板结架桥。

(4)严格控制原料质量稳定，可以稳定水的消耗量，避免水比失调，做好搅拌器的润滑和点检管理，日常定期保养。

3.5 乙炔发生器改造后运行效果

经过改进后，乙炔发生装置整体可以运行1年以上，单台发生器可以运行4个月以上，渣仓运行12个月以上，搅拌运行稳定，整体运行周期大大延长，处理结垢不需要系统停车，运行稳定性大幅提高。

4 浓缩过滤器F102故障问题

4.1 浓缩过滤器F102设备简介

浓缩过滤器F102是圆盘式过滤器，转子安装上、中、下三套机封和36张过滤盘，转子重达两吨，上、下机封密封防止物料外漏，中机封是将清液与浊液隔离分开。来自炔化反应器催化剂浆料经进料泵P113加压后进入浓缩过滤器，过滤后的清液送往后续单元，浓缩后的催化剂浆料返回到一级炔化反应器中。

图1 浓缩过滤器F102机封结构图

4.2 存在问题

出现上机封、中机封泄漏引起的物料外漏；中机封泄漏、滤盘泄漏引起内漏造成出料不合格；滤盘堵塞后处理能力不足影响系统负荷；浓缩液出料管堵塞，影响系统负荷；辅机变量泵和液动马达的故障，设备无法运转。

4.3 原因分析

(1)设备结构转子过重，对设备操作要求十分严格，设备启停和提负荷需要严格遵守规程。

(2)该过滤器是将含固体物料进行浓缩，回流比需要高于指标，有利于设备的稳定运行。

(3)设备转子重，并装有36张滤盘，检修质量难以达到要求精度。

(4)无备用设备，设备小故障较多，不及时维护，带病运行。

4.4 采取措施

(1)优化设备开、停机操作规程，启动时先均匀暖机，避免上下温差，零转速启动，逐渐提升油压加转速；停机时先稳步降低转速，到零后停机，并用脱盐水进行冲洗。

(2)优化工作指标，控制清液与浊液比例不低于2.5，过滤器压差小于0.03MPa，冲洗液保持稳定。

(3)优化检修流程，严格控制检修质量，对轴承、机封、滤盘更换时，做好清洁，安装尺寸严格控制。

(4)保证备件的安全库存，严格把控备件质量。

(5)设备避免带病运行，加强点检和日常维护，有轻微问题时及时处置，避免造成设备损坏。

(6)增加一台备机，实现六开一备，单机检修时，将备机投入运行，避免系统降负荷。

4.5 浓缩过滤器F102优化后运行效果

经过优化和技改增加备机，加强运行、检修管理后，浓缩过滤器F102运行周期从1个月提高到6个月以上，在故障检修时，可以切换到应急备机运行，系统无需减负荷，从而稳定质量和装置产量，消除了系统高负荷运行瓶颈。

5 低压加氢进料泵P203故障问题

5.1 低压加氢进料泵P203简介

低压加氢进料选用隔膜泵，隔膜泵具有高压头、流量调节性好和介质适应性好等特点；来自炔化单元的BYD，与海绵镍催化剂配制成的浆料，经离心泵P201加压至0.3MPa，进入P203，加压至2.2MPa进入低压加氢反应器进行加氢反应。

5.2 存在问题

低压加氢进料泵P203频繁出现打量下降，其中膜片破损、止回阀失效最为频繁，膜片有时一天就需要更换两次，新止回阀更换两天就因为磨损失效；出口管线振动严重，一周左右就因为管线的振动引起管线泄漏，整体故障和泄漏情况较多，成为高负荷运行的瓶颈问题之一。

5.3 原因分析

(1)泵进出口管路单向阀材质、结构不合理，磨损严重。

(2)蜗轮、蜗杆等零部件硬度低，运行后精度出现偏差。

(3)液力端排气阀结构不合适，容易卡涩。

(4)泵进口供料背压不足，不能满足膜头吸入流速。

(5)泵出口的阻尼器过小，起不到缓冲作用。

(6)设备的检修、维护、润滑管理不到位。

5.4 采取措施

(1)对进出口单向阀进行重新设计，将导向式结构改为自由支撑式，解决结构上易磨损的缺陷，同时材质由316L更换为440C，增加抗磨损能力。

(2)传动端将蜗轮、蜗杆、十字头等使用新制造工艺，提高加工精度，并进行硬化处理。

(3)液力端优化排气阀结构、密封形式与材质，保证油压平稳不超压。

(4)改善进泵供料，提高了进泵压力，同时管线从2寸改为3寸，因为隔膜泵在吸入的时候，需要流量是正常量的3倍以上。

(5)泵出口管路上10L的阻尼器更换为40L。

(6)加强油质管理，日常加强油质管控，故障时一旦物料进入油系统，必须全部更换，并进行彻底清理。

5.5 低压加氢进料泵P203改造后运行效果

经过系统改造后，低压加氢进料泵P203从运行7天，到主机稳定运行达6个月以上，易损件止回阀从2天提升至3个月以上，膜片从1天提升至两个月以上，运行效果大幅提升，管线振动问题消除，消除了因管线振动泄漏的问题，系统避免因P203故障影响生产负荷。

图2 排气阀改造前止回阀结构

图3 排气阀改造后止回阀结构

表1 实施前后运行效果对比

6 总结

经过对BDO生产装置系列问题的总结剖析，并通过创新技改与管理提升，精准施策，设备运行周期大幅延长，生产过程稳定，促使产量提升，消耗降低，实现优质高产低耗。由于BDO生产工艺流程长、设备故障点多，只有严格遵守操作规程，严控过程质量指标，严把设备检修质量，才能稳定装置生产运行；同时需要针对日常问题加强分析总结，对故障点全面分析深入研究，针对故障原因大力创新改进，进一步提升生产效果。