固体己二酸输送系统的设计优化探究

赵 瑞

(河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南 平顶山 467013)

己二酸作为一种有机合成中间体,主要用于合成尼龙66(盐)、聚氨酯和增塑剂,还可用于生产高级润滑油、食品添加剂、医药中间体、黏合剂、杀虫剂、染料等。河南神马尼龙化工有限责任公司采用硝酸氧化KA油的方法制备己二酸,主要工序有氧化反应、精制提纯、亚硝气吸收、母液酸浓缩回收、二元酸分离回收、催化剂回收、硝酸回收、废二元酸蒸发结片、流化干燥、冷却包装等。本文通过对己二酸装置成品输送系统的分析,总结当前系统在实际生产中出现的问题,提出了设计优化方案。

1 固体己二酸输送系统现状

1.1 现系统运转情况

传统的成品己二酸输送系统采用气力输送的方式进行。干燥冷却后的己二酸从流化床出来后进入由氮气密封保护的高压旋转卸料器,再进入一个气力加速器;同时,从闭路系统循环回来的氮气经过过滤器净化,前冷却器冷却,氮压机压缩,后冷却器冷却,以及除湿器和稳压罐后进入气力输送系统,输送氮气随输送量的大小而进行自动调整。物料被压缩氮气密相输送至脉动流化料仓和返料料仓,被输送至流化料仓的己二酸经过旋转下料阀进入包装机,由包装程序控制进行称重和包装,被输送至返料料仓的己二酸经旋转下料阀输送至双轴混合器与湿料进行混合,混合后的己二酸送往流化床干燥器进行干燥。从料仓顶部排出的废氮气先经过袋式除尘器一次净化及高效净化器二次净化,再经循环风机抽吸进入氮压机系统,调整至合格稳定压力后送入稳压罐进行循环利用。

1.2 存在问题

1.2.1泄漏点多存在安全风险

气流输送采用的是氮气循环密相输送系统,由于干燥己二酸存在粉尘爆炸的风险,爆炸极限为3.94%～7.9%,在输送系统投用前需要先用氮气进行置换。为保证输送管线畅通,管线多采用坡度较小的管道布置,且输送系统维持一定的正压压力,目前为0.3 MPa左右,在法兰连接、密封面处极易造成粉尘泄漏。为保证整条输送管道的畅通,在竖直管道上每隔2 m开口设置助推装置,当管道压力增值设定值后,系统会自动判断此处管道存在堵塞风险,同时打开助推装置,瞬间射出高压氮气冲击堵塞部位,造成干料泄漏风险增大。由于输送管线较长,系统设备台套数多的原因也造成了泄漏点多的问题。

1.2.2操作流程长,建设成本、运行成本高

气流输送系统包括成品输送管线、返料输送管线、氮气回收增压装置、管线输送助推装置、螺旋输送装置、星型卸料阀等,操作流程复杂,设备多,建设成本高。运转过程中对公用工程中氮气和电的消耗大,同时气流输送过程中粉尘泄漏几率大,进入旋转设备的密封面易磨损与损坏,拉高了检修成本。

1.2.3成品颗粒磨损,粒径变小,产品质量下降

干燥己二酸在输送过程中,己二酸颗粒与管道内壁以及颗粒之间会不断地相互摩擦,造成己二酸颗粒粒径变小,产品杂质增多,纯度下降的同时,输送场所粉尘量也会增加。

2 实施技术改造过程

通过技术改造,选用管链输送机进行干燥己二酸的输送,成品输送和返料输送都通过管链输送机进行。管链输送机由驱动端、张紧端、链条、输送盘片、管道、现场控制盘等部件组成,驱动端的电机通过齿轮箱、驱动链轮、驱动链条及安装在链条上的输送盘片转动,把填充于管道内输送盘片之间的物料通过机械输送方式从进料口输送到出料口。管链输送机带有脱链控制系统,分别在驱动端和张紧端检测,包括紧急切断管链输送机的开关,防止脱链、断链的发生。通常管链输送机需要根据输送的物料进行试验后进行调整,其技术要求是能满足固体输送及输送能力的要求。除此之外,输送的固体在管链输送机内部不会积料,不会发生堵塞。改造设计示意图见图1。

2.1 干燥流化床成品出口与返料出口合并输送

图1 改造设计示意图

流化床出口设置有成品出料口、返料出料口,成品出料口在流化床垂直方向偏上部位,颗粒均匀。返料口在流化床垂直方向偏下部位,含有部分块状己二酸固体,经过拔料器的粉碎与打散,通过流化床出口新增混合器的混合,形成合格的成品送入到管链输送机系统入口,较原系统减少一路输送管线。

2.2 设置垂直管链提升机与水平管链输送机

干燥己二酸颗粒进入管链输送机系统,先经过垂直管链提升机的作用提升至返料仓与成品料仓进料口的水平位置,水平管链设置成品出料口和返料出料口,返料口装配有变频式星型卸料阀用于控制返料量,可根据干燥工序生产负荷进行调整。每套管链输送机的驱动端和张紧端分别设置脱链报警联锁装置,一旦链条脱离运转齿轮、或出现歪斜便会触碰两边的防脱链报警设施而触发安全联锁,系统将会关闭流化床出料口卸料阀,停止垂直管链提升机和水平管链输送机的运转,待检修完毕,报警解除后,管链才能再次启动运转,恢复系统运行。

2.3 成品料仓、返料仓气相系统技改

原气流输送系统为较少氮气损耗,通过使用循环抽吸风机和氮压机的作业将料仓内多余氮气回收进行循环利用;同时布袋除尘器产生的氮气盈余也在此过程中回收,使料仓保持微负压状态,防止粉尘从料仓泄漏,产生安全风险。改造后,管链系统输送管道采用微正压氮气保护,管道承受压力小,约2 kPa,法兰连接处及设备密封面泄漏几率小。料仓、返料仓气相系统引入流化床旋风除尘系统,保证了料仓的微负压状态,同时将粉尘回收,降低了己二酸在输送包装过程中的损耗。

3 效果分析

技改后的系统工作流程简单,流程优化的同时减少了系统中的泄漏点,增加了系统的安全性和稳定性。以本生产装置为例,传统气送流程中的设备由42台/套减少至10台/套以下,设备投资可节省550万元左右。由于采用管链输送机输送,流程较短,用电设备较少,能量消耗更为合理,氮气消耗量由1 400 Nm3/h减至35 Nm3/h。电耗量由250 kW减至55 kW。因此本实用新型的应用大大降低了能耗,降低了生产成本。