環(huán)己醇水合催化劑大型電磁閥耐磨蝕技術(shù)應(yīng)用

劉國良

(平頂山市神馬萬里化工股份有限公司，河南平頂山 467000)

0 前言

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司是我國環(huán)己醇生產(chǎn)的骨干企業(yè)，環(huán)己醇裝置是河南神馬尼龍化工公司成套引進國外技術(shù)和設(shè)備的核心裝置之一，經(jīng)過多年來的國產(chǎn)化技術(shù)改造和工藝水平的提升，生產(chǎn)能力由最初設(shè)計的2.7萬t/a提高到了5萬t/a，形成了以工業(yè)用環(huán)己醇為主導(dǎo)產(chǎn)品，環(huán)己烷、環(huán)己烯等中間產(chǎn)品為輔的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。隨著國內(nèi)尼龍化工行業(yè)的快速發(fā)展，作為原材料的環(huán)己醇生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)能也在逐年遞增，但水合催化劑再生系統(tǒng)設(shè)備使用過程中的種種問題依然是困擾企業(yè)長周期運行的關(guān)鍵技術(shù)難題;因此，對引進的水合催化劑再生系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)進行更新和完善，已成為維持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

1 存在的問題

環(huán)己醇生產(chǎn)中的水合反應(yīng)催化劑是結(jié)晶型硅鋁酸鹽，其理化特性為含微晶顆粒的酸性液體。在使用過程中，堿性物質(zhì)、金屬離子、脫鋁以及有機物的積累等因素會導(dǎo)致水合催化劑中毒，為保證水合反應(yīng)的順利進行，水合催化劑的再生裝置系統(tǒng)是環(huán)己醇生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于水合催化劑的酸腐蝕性和微小結(jié)晶體的磨損性，加上漿料的長期沖刷，造成了再生系統(tǒng)中的大型電磁閥經(jīng)常引起泄漏和磨損，維修次數(shù)多達(dá)14次/a，單次維修費用3萬元，嚴(yán)重影響了水合催化劑再生系統(tǒng)的正常運行和環(huán)己醇裝置的產(chǎn)能。

2 電磁閥氣動管路

電磁閥氣動管路見圖1。

圖1 電磁閥氣動管路圖

水合催化劑再生系統(tǒng)分為 B/D、M/U、O/S、HPO、W/W、T/R五個階段，電磁閥使用過程中，在W/W階段為開啟狀態(tài)，其他階段為關(guān)閉狀態(tài);工藝裝置采用TDC3000程序集散控制系統(tǒng)，分為中央控制室和現(xiàn)場儀表，由計算機根據(jù)在線數(shù)據(jù)自動進行水合催化劑再生工藝操作，并按程序?qū)﹄姶砰y狀態(tài)進行切換。

3 技術(shù)改造方案

3.1 技術(shù)原理

大型電磁閥閥體與閥座之間是由螺栓和螺母固定的剛性連接形式，在閥內(nèi)有密閉的腔，不同位置上開有油孔，每個孔連接不同的油管，腔的中間部位是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關(guān)閉不同的排油孔，液壓油就會進入不同的排油管，以推動油缸的活塞帶動活塞桿控制閥芯的開閉。由于電磁閥頻繁的運行和開閉時的振動，使剛性連接部位和閥芯機械密封處產(chǎn)生松動泄漏，加上水合催化劑的酸腐蝕性和微小結(jié)晶體的磨損性，導(dǎo)致大型電磁閥損壞。在電磁閥閥體與閥座之間采用軟密封連接方式，能夠緩沖或削減振動產(chǎn)生的影響;把密致性防腐蝕材料用于電磁閥閥芯的密封填充料，將機械密封方式改為填充式密封，可以避免電磁閥芯密封處催化劑泄漏引起的腐蝕和磨損。

3.2 技改方案

①用增加軟密封閥座的方法，緩解電磁閥與閥座之間的剛性接觸強度，以減輕電磁閥頻繁運行和開閉時的振動影響。②利用聚四氟乙烯材料的抗腐蝕性和作為填料的密致性，把原電磁閥閥芯的機械密封改為聚四氟乙烯填充式密封，以提高電磁閥的密封性和耐磨蝕性。③電磁閥技改配置。位號，A-XV-651-2;安裝位置，MH P651 TO F602;管線尺寸，4";管線種類，B50S;流體名稱，水合催化劑MH;液體黏度，2.6 mPa·s;相對密度，1.143;儀表類型，V形球閥;流量特性，ON-OFF;閥體尺寸×閥芯尺寸，4"×4";流向，MFR Standard;連接方式，F(xiàn)langed;連接等級，ANSI 150#RF;閥體材質(zhì)，A351.CF8M;閥芯材質(zhì)，316SS;硬密封，Stellite;無氣源狀態(tài)，Close;密封等級，Class-V;機械設(shè)計壓力，0.45 MPa(g);機械設(shè)計溫度，130℃;執(zhí)行機構(gòu)，Cylinder;備注，AG13S WA21-32BT。

表1 電磁閥配置技術(shù)規(guī)格

3.3 技術(shù)指標(biāo)

在保障水合催化劑再生性能的前提下，將電磁閥閥座的硬密封改為軟密封，閥芯機械密封改為聚四氟乙烯填充式密封后，維修頻次由一次26 d延長至90 d。

4 效果對比

4.1 運行狀況

改造后的電磁閥，維修次數(shù)已由原來的14次/a降低至4次/a，單次維修費用由改造前的3萬元/次降低至0.41萬元/次，解決了電磁閥維修頻次高、耗時長、費用貴、水合催化劑泄漏損失等問題，達(dá)到周期長運行和增效節(jié)支的目的。

4.2 經(jīng)濟效益

①每次電磁閥維修時，都會造成水合催化劑再生系統(tǒng)停車，導(dǎo)致催化劑流失，質(zhì)量約200 kg;按每年14次計，總量2.8 t，損失幾十萬元。②技改前電磁閥返回廠家維修的時間需要40～50 d，技改后一天內(nèi)就可以完全修復(fù)，大大縮短了檢修周期，減小了對水合催化劑再生系統(tǒng)運行的影響，每年節(jié)省維修費、運輸費等十幾萬元。③每檢修1次電磁閥，造成水合催化劑再生裝置停車3～5 d，使再生催化劑數(shù)量減少，導(dǎo)致環(huán)己醇產(chǎn)量下降，直接經(jīng)濟損失35萬元;技術(shù)改造后每年維修次數(shù)減少了10次，增加經(jīng)濟效益350萬元。

5 結(jié)語

通過對環(huán)己醇水合催化劑再生裝置大型電磁閥的國產(chǎn)化技術(shù)改造，在保障水合催化劑再生性能的前提下，將電磁閥閥座的硬密封改為軟密封，把閥芯機械密封改為聚四氟乙烯填充式密封，解決了電磁閥維修頻次高、耗時長、費用貴、水合催化劑泄漏損失等問題，在國內(nèi)同行業(yè)中屬于首創(chuàng)，達(dá)到長周期運行和增效節(jié)支的目的，增強了企業(yè)的市場競爭力，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，同時也為推動環(huán)己醇行業(yè)的技術(shù)進步做出了成功的嘗試。