环己醇水合催化剂再生过程中滤液在线监测系统

梁 飞 ， 孙嘉新 ， 张 羡 ， 李雪萍*

(1.中国平煤神马集团尼龙科技有限公司 ， 河南 平顶山 467000 ； 2.河南省化工研究所有限责任公司 ， 河南 郑州 450052)

目前国内环己醇行业的生产装置都是由苯精制、苯加氢反应、环己烯萃取精馏、水合反应、环己醇分离精馏和环己烷精制6个主要工序组成，辅助设施包括加氢催化剂再生、水合催化剂再生、废水处理、公用工程系统。水合催化剂再生系统主要功能是对水合催化剂进行活化处理，使水合催化剂恢复催化活性，然后再添加到水合反应器循环使用。在正常生产过程中，釜内强传质搅拌会使水合催化剂之间发生碰撞、摩擦，使催化剂产生一定量的正常消耗，但数量很少，不会影响再生催化剂循环使用量，也不会造成外排水的污染。在水合催化剂再生工艺的清洗过滤过程中，采用陶瓷管式滤芯进行抽吸负压过滤。由于陶瓷管式滤芯的管壁结构设计受到过滤精度的限制，虽然强度不是很高，也能够满足正常生产的需求，但是在有些特殊情况下，会导致个别陶瓷滤芯破裂，出现水合催化剂流失和外排水严重污染的应急状况。如何以合理的设备配置与行之有效的方法解决这一问题，已成为开展企业清洁生产和环保达标自查工作非常重要的内容。

1 水合催化剂再生清洗过滤过程

水合催化剂的再生过程操作是以间歇式进行，正常情况下可使用程序控制ON/OFF自动进行。当反应装置内出现催化剂活性下降时，控制系统启动再生程序。首先将水合反应系统中的部分水合催化剂浆液排入水合催化剂再生罐内，经除油、活化、清洗过滤等再生过程，再由水合催化剂储存罐返回到水合反应器内。再生操作过程：①排料操作(催化剂接收)。将水合反应器内的催化剂浆液部分排向再生罐，液位控制60%容量。②除油操作。将催化剂浆液带出和溶解的油相，用低压蒸汽吹扫进行脱附，经过分离罐将冷凝液油相除去。③活化操作(双氧水处理)。用双氧水对水合催化剂进行氧化处理，继续分解除去催化剂上附着的有机物，处理温度90 ℃。④水洗操作(清洗过滤)。用高纯水进行清洗过滤器，将双氧水处理后的水合催化剂表面残存的有机氧化物清除，当滤液pH值达4.5以上时结束水洗。⑤移送操作。将完成再生的水合催化剂浆液送到催化剂储罐。⑥返回操作。将催化剂储罐中的再生催化剂浆液用泵送回到水合反应器内。

2 存在的问题

环己醇装置水合催化剂再生过程中清洗过滤是恢复水合催化剂活性的重要环节。由于在水合反应过程中产生高沸物如多碳、甲基环戊醇、双环己基醚及环己醇，会黏附在水合催化剂表面，影响水合催化剂和环己烯接触的界面，降低了水合反应机率，影响环己醇产量。这些水合催化剂表面黏附的有机物，通过双氧水氧化分解成小分子物质，再经水洗，用陶瓷过滤器将洗脱的有机物随滤液排出系统，恢复水合催化剂活性，保证水合反应效果。在原工艺中，过滤后的水洗滤液直接排向地下油水管线，后送至污水处理厂进行处理。在水合催化剂再生系统清洗过滤过程使用的是一种排列莲根型陶瓷管的过滤器(共有3台)，在清洗过滤装置运行中出现以下情况，会导致陶瓷滤芯破裂：①滤芯质量差，开停过程滤液流量不稳定；②过滤器滤芯安装不规范，导致滤芯受力不均匀；③水洗时控制水洗温度波动大，导致热胀冷缩；④滤芯使用时间过长，造成强度降低。

正常情况下通过滤芯的滤液流速平稳，滤芯受力均匀，不会出现破裂，但水合催化剂的再生过程是以间歇方式进行操作，每次开启程序时，滤液的流速都会发生变化，加之滤液温度的波动和滤芯的老化等因素的影响，每一两个月就会出现过滤器滤芯破裂的情况。当过滤器滤芯出现破裂，由于缺少在线监测系统，不能及时关闭过滤装置，导致水合催化剂大量泄漏流失，影响了整个水合反应装置的稳定运行；同时水洗滤液是直接排向油水管网，也造成了外排水的严重污染，增加了水处理装置的负荷和费用。改造前清洗过滤工艺流程图见图1。

图1 改造前清洗过滤工艺流程图

3 技术方案

3.1 技术原理

浊度仪表现的是水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，当光源发出的平行光束通过溶液时，一部分被吸收和散射；另一部分透过溶液。根据散射光强度雷莱公式可知， 在入射光波长恒定条件下，在一定浊度范围内，散射光强度与溶液的混浊度成正比。浊度计的工作原理：稳态光源发射光波，光波通过待测液体后由传感器测定散射光强度，由于悬浮颗粒物等物质对光线有散射或吸收作用，导致通过液体的散射光线强度发生改变，而散射光的强度与液体的浊度在一定浓度范围内成正比关系，因此可由散射光线强度变化得出液体的浊度。ZDK-310型在线浊度分析仪内置微处理器、背光液晶屏和数据存储器，配置先进继电器控制输出隔离信号和可靠的数据,是基于880 nm波长的精密浊度测量仪。

3.2 技术方案

新增ZDK-310型在线浊度分析仪、滤液收集罐、滤液输送泵各一台。在清洗滤液总管进口处设置ZDK-310型在线浊度分析仪，用于监控清洗滤液的浊度，当滤芯破裂造成水合催化剂泄漏，外排液浊度达到50 NTU时，通过浊度与控制系统的联锁设置关系，启动3个清洗滤液排放电磁阀自动关闭。此时清洗滤液总管切换到新增的滤液收集罐，及时收集泄漏的水合催化剂和清洗滤液，避免高污染外排水直接进入污水处理装置，待破裂滤芯更换完成后，再将滤液收集罐内液体通过滤液输送泵返回至水合催化剂再生系统的清洗过滤工序。工艺可有效避免水合催化剂的流失和高污染废水的产生。改造后清洗滤液工艺流程见图2。

图2 改造后清洗滤液工艺流程图

4 实施效果

ZDK-310型在线浊度分析仪在环己醇水合催化剂再生系统清洗滤液工序投入使用后，清洗滤液浊度得到了有效的实时监测，水合催化剂在清洗滤液过程中没有出现大量的流失现象，减少了有机废水的排放，保证了清洗滤液装置的正常运行，大大延长了整套环己醇水合反应装置的稳定生产周期。

5 结论

浊度仪在环己醇水合催化剂再生系统清洗过滤工序的应用，在保证正常生产的前提下，投入很少资金和设备，解决了同行业企业在水合催化剂再生过程出现的共性问题，避免了因陶瓷过滤管破裂造成催化剂流失和外排水污染现象的发生，取得了很好的经济和环保效益。