Reppe法BDO生產(chǎn)中乙炔凈化工藝改進

高小超（福建湄洲灣氯堿工業(yè)有限公司，福建 泉州362800）

1 概述

BDO 裝置催化劑（BYD 銅催化劑及合成鎳催化劑）對原料乙炔氣的要求尤為嚴格，任何雜質(zhì)的存在都有可能導致催化劑使用周期下降，副產(chǎn)物增加。英威達在傳統(tǒng)粗凈化（次氯酸鈉清凈）的基礎上，增加酸凈化系統(tǒng)。來自第一堿洗塔的乙炔氣還含有微量硫、磷等雜質(zhì)，分別通過稀酸塔、濃酸塔及第二堿洗塔高度凈化后達到BYD 反應所需乙炔要求送至BYD 反應工段。流程如下：

圖1：乙炔凈化系統(tǒng)流程圖

2 運行現(xiàn)狀

當前凈化系統(tǒng)運行主要的問題有：

（1）填料壓差上升快，運行周期短（在高負荷運行狀態(tài)下運行周期約為2個月）；

（2）從稀酸塔置換排酸可以看出，廢酸顏色為黑色并含有顆粒狀固體，說明乙炔在稀酸塔內(nèi)有消耗。

（3）硫酸消耗量高。

3 原因分析

濃硫酸吸水會放出大量熱量，乙炔氣夾帶水分進入稀酸塔（酸濃度80%左右）與酸接觸會使塔內(nèi)溫度升高，乙炔氣中夾帶的水分越多，反應越劇烈，反應溫度越高，乙炔氣碳化的機率越大，經(jīng)過對乙炔氣含水和對進排酸進行分析，乙炔氣中含水在2%～4%。

從稀酸塔置換排酸可以看出，廢酸顏色為黑色，并含有顆粒狀固體，結(jié)合進入稀酸塔中乙炔夾帶水分的情況初步分析是由于乙炔氣夾帶水分進入稀酸塔與酸接觸，溫度升高，乙炔氣體在高溫下碳化產(chǎn)生。稀酸塔中乙炔碳化產(chǎn)生固體碳化物堵塞填料，使稀酸塔壓降快速上升，再者乙炔碳化增加了裝置乙炔消耗。

4 工藝改進思路

擬通過降低稀酸塔乙炔氣入口溫度（夏季溫度在30-34°C），以降低乙炔氣中夾帶水分，改善稀酸塔運行條件。即在第一堿洗塔之后增配冷卻除水系統(tǒng)，包括前置冷卻器、氣水分離器（詳細流程見圖2）。

圖2：乙炔除水系統(tǒng)流程圖

5 工藝改進內(nèi)容

在第一堿洗塔之后增配冷卻除水系統(tǒng)，通過在第一堿洗塔之后增配冷卻除水系統(tǒng)，系統(tǒng)包括前置冷卻器、前置分離器，冷卻器采用5℃冷凍水冷卻乙炔氣，通過降低稀酸塔進口乙炔氣溫度，從而降低水的飽和蒸汽壓，用降低水汽分壓的方法除去大量水分，進而再通過水霧捕集器時進一步提高除水效果。

工藝描述：從第一堿洗塔出來約35℃的乙炔氣先經(jīng)過新增冷卻除水系統(tǒng)將溫度降至10℃左右，水分含量0.8%至1.2%，再進入精凈化系統(tǒng)以除去硫、磷等雜質(zhì)，最后到二堿塔中和多余的酸性氣體后送入BYD工段。

除水系統(tǒng)流程見下圖中紅色部分。

6 工藝改進效果分析

技改項目投入運行后，經(jīng)過對運行情況跟蹤和對運行數(shù)據(jù)收集，分析如下：

（1）從運行數(shù)據(jù)可以看出在BYD反應器負荷和技改前相同的情況下，0307 乙炔量較技改前降低，說明技改后酸系統(tǒng)損耗乙炔量降低。

（2）技改前在BYD 反應器7.5T/h 甲醛進料負荷下，稀酸塔運行35天壓差上升至450mmH2O，而技改后在8.0T/h甲醛進料負荷下運行至BYD工段檢修更換催化劑，共運行147天壓差為258mmH2O，由此可以看出稀酸塔內(nèi)乙炔碳化堵塞填料的情況較技改前有大的改善，這在一定程度上延長了稀酸塔的運行周期。

（3）技改后投入運行酸系統(tǒng)的濃硫酸加入量也明顯降低。在BYD 反應器7.5T/h 甲醛進料工況下，技改前濃硫酸用量為140kg/h，技改后用量下降至70kg/h，同樣廢酸排放量由原來的每天4.1T左右降到2.1T左右，也減輕了廢酸處理的壓力。

（4）流量計比對分析

從乙炔精凈化前流量0307與進BYD工段乙炔吸納量2112數(shù)據(jù)對比可以看出乙炔在稀酸塔內(nèi)損耗下降了88.83Kg/h，詳細計算如下：

0307(Kg/h)2112(Kg/h)技改前差值(Kg/h)0307(Kg/h)2112(Kg/h)甲醛進料 7．5T/h甲醛進料 7．5T/h 1 183 8 160 9 230 1 167 5 158 3 2 182 3 159 5 229 2 168 9 159 3 3 187 3 164 0 233 3 169 4 159 3 4 188 9 164 2 247 4 168 5 154 4 5 189 8 164 4 254 5 169 8 157 0 6 188 9 165 0 239 6 170 8 156 8 7 186 7 161 8 248 7 169 0 156 4 8 189 1 162 0 271 8 169 5 155 6 9 191 3 162 7 285 9 168 1 155 6 10 186 4 163 4 230 10 169 4 156 5 246．61

注：工藝改進項目檢修實施后開車投入運行。

從上表數(shù)據(jù)對比可以看出，增加除水系統(tǒng)后0307 與2112的差值從246.61kg/h降至現(xiàn)在的121.78kg/h。

除水量：0307流量按1800Kg/h*（3%－1%）=36kg/h每小時降低乙炔消耗量：

246.61kg/h－121.78kg/h－36kg/h=88.83kg/h

（5）電石用量分析

工藝改進前后電石消耗下降數(shù)據(jù)如下：

注：上表中工藝改進前電石耗采用改進前5 批催化劑同期平均電石耗；工藝改進后電石耗采用改進項目投入運行后前4個月電石消耗；月產(chǎn)量為改進項目投入運行后前4個月當月實際產(chǎn)量。

根據(jù)上表數(shù)據(jù)工藝改進后運行4個月較以前同期降低電石消耗498.32噸。

7 工藝改進項目收益

乙炔凈化工藝改進后，按照實際運行數(shù)據(jù)計算，可節(jié)約成本528.97萬元/年，具體如下：

（1）工藝改進后月實際電石消耗較以前催化劑同期電石耗明顯降低，投入運行前4個月共降低電石消耗498.32噸，按電石單價3212.3 元/噸計算，技改后4 個月節(jié)約原料成本160.07萬元。

（2）工藝改進后濃硫酸使用量從140kg/h 下降至70kg/h（乙炔吸納量1750kg/h），每年節(jié)約濃硫酸554.4T，約24.24萬元。

（3）稀酸塔填料運行周期延長。以前稀酸塔填料運行約2個月就需要更換，工藝改進后稀酸塔的填料可以運行BYD催化劑整個周期，約4 個月，按運行4 個月計算節(jié)約填料費用7.5 萬元/年（不包括更換填料檢修費用及稀酸塔更換填料時退出運行對后續(xù)工段帶來的影響損失）。

（4）稀酸塔更換填料時需要進行排酸及卸填料等程序。填料使用周期延長，檢修次數(shù)減少，避免了檢修過程中存在的安全環(huán)保風險。

（5）技改后冷凍水量增加約5m3/h，按冷凍水成本0.44 元/噸計算（冷凍水電耗為0.9kw*h/噸，電價0.4924 元/kw*h），增加冷凍水成本1.77萬元/年。

乙炔凈化工藝改進項目實施后，年度節(jié)約費用528.97 萬元，明細如下：

項 目電石濃硫酸稀酸塔填料增加冷凍水總節(jié)約費用/年節(jié)約金額/萬元480．22 24．24 7．5-1．77 510．19備 注未包括更換填料檢修費用及稀酸塔更換填料時退出運行對后續(xù)工段帶來的影響損失

8 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過改進后的乙炔凈化工藝在滿足Reppe 法BDO生產(chǎn)的同時降低了濕法乙炔生產(chǎn)的電石耗，改善了硫酸凈化系統(tǒng)的運行狀況，并降低了生產(chǎn)運行成本和減少了廢酸排放，經(jīng)濟環(huán)保效益明顯。