精己二酸產品質量影響因素的探討

孟凡月，馬琳琳，董 鵬，江 琳，郭景龍

(中國石油遼陽石化分公司尼龍廠，遼陽 111003)

遼陽石化己二酸裝置采用硝酸氧化法，即以環己醇和環己酮為原料，經硝酸氧化生產粗己二酸，再經過脫色、結晶、分離、干燥后制得精己二酸。精己二酸的水分、色度及硝酸鹽含量是比較關鍵的質量指標，如果這3項指標超標，不僅外觀發黃、物料結塊，直接影響產品外在形象，而且會對客戶的后續生產造成極大影響，因此控制精己二酸產品質量是生產中的主要研究方向。

1 工藝簡介

以銅和釩作為催化劑，由環己醇和環己酮的混合物經硝酸氧化制得己二酸混合物［1］。生成的己二酸混合物經結晶、濃縮、離心分離得到工業級己二酸，工業級己二酸經溶解、活性炭脫色、過濾、結晶、濃縮、離心、干燥、包裝后得到成品精己二酸。

2 產品中水分的影響因素

2.1 結晶工序

精己二酸結晶器是典型的CMSMPR多級閃蒸器，具有全混懸浮、全混出料、連續結晶的特點。在結晶過程中，各室溫度、晶種回流量等操作參數會影響己二酸的晶體粒度及晶體粒度分布。若出現晶體粒度過小、晶體粒度分布廣等情況，后續的干燥操作將變得十分困難［2］。

精己二酸結晶器共有12個分隔室，其中第2室接收一定量的回流漿料，回流漿料中的結晶粒子作為結晶晶種。結晶器操作時最重要的是控制各結晶室的溫度和回流比。實際生產操作情況與實驗結果表明，當結晶器進料的結晶點在(78±2)℃、第1室操作溫度在(81±2)℃、第2室溫度在80～81℃、結晶器第3～12室溫度均勻下降、回流比為10%～12%的情況下，結晶產品中細小粒子的數量降低，粒子分布較好，平均粒子尺寸增大，結晶質量較好，有利于后續濃縮離心工序的運行。

2.2 濃縮離心工序

濃縮離心工序控制著后續干燥工序的進料情況。如果增濃器出料較稀，在己二酸漿料離心脫水過程中，會導致物料中殘留母液水過多，進入后續干燥工序后，容易造成物料結塊，干燥效果不理想;如果增濃器出料較濃，會導致出料不暢，造成離心機下料功率波動，同樣在脫水過程中殘留水量過多，影響后續干燥效果。根據實際生產經驗得出，增濃器重度控制在7.8 t時，出料濃度較合適，出料順暢［3］。

離心機的推料次數對成品精己二酸中的水分及硝酸鹽含量也影響較大。為確定最佳操作條件，對離心機推料次數進行調整實驗，結果見表1。在離心機進料功率等其他條件不變的情況下，離心機推料次數對成品色度影響不大，但對成品的含水量及硝酸鹽含量影響較大。推料次數控制在58次/min時，產品質量較好，水分和硝酸鹽含量都控制在較低水平。

表1 離心機推料次數對成品中水分及硝酸鹽含量的影響

2.3 干燥工序

目前己二酸干燥采用干燥塔和流化床2種干燥方法。以流化床為例，流化床的風速、風溫的控制對水分的影響至關重要。當風速達到臨界流化速度時，己二酸顆粒開始懸浮于上升的氣流中，物料中的水分被氣流帶走達到干燥的效果，風速越大，流化床床層越高;當風速產生的浮力大于己二酸顆粒重量時，己二酸顆粒將被氣流帶走，隨著風速的增大，氣流夾帶的己二酸物料也增多。因此，流化風速必須維持在一定的范圍，既要使物料能夠流化，達到干燥效果，又要使床層高度處在控制范圍內，避免己二酸被過多帶走，影響產品收率。

為確定流化床最佳控制參數，以己二酸產品中的水分以及產品收率為指標，進行對比實驗，結果見表2。流化床進風量在3.5×104m3/h時，風量不足，物料未得到充分流化，水分偏高，即使相應升高進風溫度，對產品水分影響也有限，部分物料板結在流化床內，收率偏低;進風量為4.0×104m3/h時，流化效果明顯，水分達到控制指標要求，收率95%，相應升高進風溫度，對干燥效果影響不大;進風量為4.5×104m3/h時，干燥效果同樣達到控制要求，但是風量明顯過大，流化床層過高，帶走過多己二酸，產品收率明顯下降。因此，將流化床進風量控制在4×104m3/h，進風溫度控制在156～160℃時，干燥效果最好，收率最高。

表2 流化床風量及進風溫度對產品的影響

3 色度影響因素

3.1 吸附效果

在活性炭處理罐內活性炭與粗己二酸混合，通過吸附作用去除雜質，其吸附效果將直接影響精己二酸產品的色度。實際生產過程中發現吸附效果差主要有以下幾種原因:

(1)活性炭處理罐內溶液混合不均，活性炭易在罐底形成沉淀，不能與粗酸充分接觸，影響吸附效果。為解決混合不均問題，實際生產中在罐底部增加一根公用風管，不斷通入公用風，減少活性炭的沉積，使其與粗酸充分混合接觸，增強其吸附能力。

(2)活性炭粒度大小不均，雜質較多，吸附能力差異較大，影響吸附效果。通過對比實驗，確定本裝置適用的活性炭的規格指標如表3所示［4］。

表3 活性炭規格指標

3.2 活性炭加量

在生產負荷為200 t/d時，對活性炭加量進行調整，并取樣分析，得出最佳配制方案，結果見表4。活性炭加量為80 kg/d時，色度明顯超標，表明活性炭加量過少;活性炭加量為100 kg/d時，色度明顯下降，產品質量基本達標;當活性炭加量為120 kg/d時，色度降至1，產品質量達到優級品指標，但繼續加入活性炭時，對其色度影響不大。在實際生產中，為了提升產品市場競爭力，活性炭加量約為120 kg/d。

表4 活性炭加量對色度的影響

3.3 外界因素

外界因素的影響主要是因離心機故障，潤滑油泄漏進入系統中，與己二酸料液混合，經離心機離心作用，一部分附著在己二酸物料表面，另一部分隨母液水回流至緩沖罐R404內，繼續向下游工序進料，進而造成色度超標。

為避免因離心機故障而影響產品質量，實際生產中必須做到以下幾點:(1)保證設備檢修質量，避免因設備檢修問題影響產品質量;(2)加強設備巡檢和日常維護;(3)與分析人員及時溝通，發現問題及時處理。

4 硝酸鹽含量影響因素

影響產品硝酸鹽含量的主要因素是粗酸洗滌效果和精酸洗滌效果，洗滌效果直接決定產品的硝酸鹽含量。分別對粗酸離心機和精酸離心機的洗滌效果進行比較，結果見表5。

表5 離心機洗滌效果比較

粗酸洗滌過程中，隨著洗滌水量的增大，硝酸鹽含量逐漸減少，但水量達到1∶1時，硝酸鹽含量反而升高，這是因為洗滌水量過大時，母液水不能及時排出，洗滌后的粗酸重新被含硝酸鹽的水浸泡，硝酸鹽含量反而升高;精酸洗滌過程中，隨著洗滌水量的增大，硝酸鹽含量逐漸降低，但實際生產中不能無限加大洗滌水量，因為洗滌水量過大時會影響產品水分，增大單耗。

5 實際生產中的問題

(1)由于長時間運行，結晶器內部會逐漸結疤，疤塊過大時會影響生產的正常進行，因此在實際生產中需要定期清疤，而清疤過程中物料結晶會受影響。根據實際生產經驗，結晶器清疤時應適當降負荷，降低對干燥工序的影響。

(2)流化床實際操作中應該避免增濃器出料過稀及離心機下料量過大，一旦離心機下料較稠，物料在流化床內板結，影響流化床干燥操作，甚至造成死床。

(3)活性炭加量應該根據生產負荷隨時調整，靈活變化。

(4)離心機洗滌水不可無限加大，過度增大洗滌水量，不但會影響產品水分，而且母液水量過大會對硝酸回收工序造成較大壓力，實際生產中以洗滌效果理想、達到控制指標即可。

6 結論

實際生產中，通過控制結晶器溫度及回流比、增濃器重度、離心機下料、流化床風量及溫度等可有效控制產品水分;通過控制活性炭投入量、使活性炭與粗酸充分攪拌，可有效控制產品色度;通過控制離心機洗滌水量、可有效控制產品的硝酸鹽含量。根據實際生產情況進行適當調整，可避免產品質量波動。

［1］遼陽石化.新己二酸裝置操作規程［M］.2011.

［2］周禹君.流化床干燥己二酸影響因素的探討［J］.干燥技術與設備，2009(7):283.

［3］包紅.關于降低精己二酸色度、硝酸鹽含量的探討［J］.遼陽石油化工高等?？茖W校學報，2000，16(3):23－26.

［4］Liu C H，Zhang D H，Sun C G，et al.The modeling and simulation of a multistage crystallizer［J］.The Chemical Engineering Journal，1991，46(1):9 －14.