龔普勤，張　鵬，周　翔，張　永

(河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng)　453731)

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50 kt/a糠醇裝置優(yōu)化設(shè)計與運行總結(jié)

龔普勤，張鵬，周翔，張永

(河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng)453731)

摘要：對我公司50 kt/a糠醇裝置的工藝特點進行了簡要的介紹，著重闡述了該工藝流程存在的問題和項目建設(shè)中采取的優(yōu)化設(shè)計措施，通過這些改進，基本解決了中壓液相加氫法生產(chǎn)糠醇的難題。該項目投運后，短期內(nèi)達到了設(shè)計指標，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，獲得了很好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：糠醇生產(chǎn)；優(yōu)化設(shè)計；運行總結(jié)

1前言

糠醇,又稱呋喃甲醇,是一種重要的有機化工原料，由糠醛加氫制得。主要用于機制鑄造工業(yè)的粘合劑、防腐劑、涂料、樹脂的稀釋劑和改性劑及合成橡膠、農(nóng)藥等工業(yè)中的原料。由糠醇制得的增塑劑的耐寒性優(yōu)于丁、辛醇酯類增塑劑,糠醇還可以用于有機合成,經(jīng)水解制得的乙酰丙酸(果酸)是營養(yǎng)藥物果糖酸鈣的中間體。

近年來隨著國內(nèi)制造業(yè)的飛速發(fā)展,糠醇產(chǎn)品的需求也越來越重要。我公司是以合成氨、尿素為主的生產(chǎn)企業(yè)，同時副產(chǎn)CO2、H2、CO等相關(guān)聯(lián)產(chǎn)氣體產(chǎn)品。為發(fā)揮公司內(nèi)部資源優(yōu)勢，實現(xiàn)企業(yè)綜合效益的最大化，我公司決定新建一套50 kt/a糠醇生產(chǎn)裝置。

2糠醇生產(chǎn)工藝流程

我公司的糠醇生產(chǎn)采用業(yè)內(nèi)成熟先進的糠醛中壓液相加氫工藝，主要流程如下：糠醛經(jīng)糠醛進料泵打入預混罐中，在預混罐中加入一定配比的糠醇催化劑，糠醛與催化劑在預混罐中經(jīng)攪拌機初步混合均勻，然后進入混料罐進一步攪拌，充分混合后經(jīng)糠醛泵加壓與氫氣壓縮機來的氫氣混合進入糠醇合成塔中。在糠醇合成塔內(nèi)，一定量的糠醛和過量的氫氣在高溫和高壓條件下，在催化劑的作用下發(fā)生加氫反應，生成粗糠醇，粗糠醇經(jīng)過冷卻、氫氣分離，進入過濾系統(tǒng)過濾掉絕大部分催化劑后，進入糠醇精餾工段進行精餾制得到精糠醇。

2.1　中壓液相加氫法生產(chǎn)糠醇存在的主要問題

(1) 自動化程度低，勞動強度大。國內(nèi)糠醇都是微小企業(yè)，行業(yè)自動化程度較低，技術(shù)發(fā)展較慢。比如在配料系統(tǒng)一般采用人工間歇配料；同時，由于中壓液相法所用的反應器為管式反應器，反應過程中糠醇容易在反應塔底部結(jié)焦，需要對反應塔進行拆塔除焦，由于單塔生產(chǎn)周期只有15-30 d，因此操作人員需要定期對糠醇反應塔進行拆塔檢修。

(2)管道容易堵塞。由于糠醛和催化劑混合容易沉淀，造成糠醛進料泵進口管道經(jīng)常堵塞。當反應塔出現(xiàn)垮溫現(xiàn)象時，需要通過開車罐原料進行補救措施，由于管道堵塞導致垮溫時間較長，易導致不合格產(chǎn)品出塔，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)運行能耗較高。通過考察國內(nèi)同類型生產(chǎn)廠家，在糠醇反應塔內(nèi)的反應熱沒有合理回收利用，蒸汽消耗偏高；同時過量的氫氣在高壓分離器分離出來后，又重新減壓送至壓縮機進口，大量的循環(huán)氫氣在減壓后重新加壓，導致壓縮機電耗高。

(4)催化劑過濾系統(tǒng)的設(shè)計存在缺陷。采用開放式離心過濾系統(tǒng)，流程復雜，設(shè)備較多，且不能夠連續(xù)生產(chǎn)。同時由于離心過濾系統(tǒng)采用開放式，造成現(xiàn)場環(huán)境較差。

2.2　糠醇裝置設(shè)計優(yōu)化與改進措施

在項目建設(shè)前期，我們針對國內(nèi)外糠醇生產(chǎn)工藝進行了大量的調(diào)研，同時也與相關(guān)生產(chǎn)廠家進行了溝通，取得了大量的數(shù)據(jù)，通過整理分析，理清了生產(chǎn)工藝中存在的難點問題。在項目的設(shè)計中，我們針對這些問題都進行了優(yōu)化與改進，主要有以下幾點：

(1) 將人工配料改為自動配料?？啡┤斯づ淞蟿趧訌姸却螅瑫r也不夠準確，在預混管上增加自動配料系統(tǒng)。該系統(tǒng)對原料糠醛、催化劑采用自動計量稱重，通過DCS編程控制糠醛與催化劑配料比自動進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)配料系統(tǒng)的自動化。通過該配料系統(tǒng)的設(shè)計，不僅減少了配料工的勞動強度，同時保證了原料糠醛與催化劑配料的平穩(wěn)，減輕了對糠醛反應器的不利影響。通過這一改造，目前除現(xiàn)場巡檢外，配料系統(tǒng)現(xiàn)場不需要人工操作，全部實現(xiàn)自動化。

(2) 反應器底部進料口增加高壓混合器。由于糠醛、催化劑、氫氣三者分別屬于液相、固相、氣相三種相態(tài)，為得到較快的反應以速率，就必須使催化劑與糠醛快速并充分混合，同時還要防止催化劑在糠醇反應塔底部沉積，影響反應溫度，造成反應塔結(jié)焦。通過增加高壓混合器，使三者在反應塔內(nèi)部混合更加均勻，提高了反應效率，延長了單塔運行周期，使得檢修周期由2周左右提高到了30-40 d，降低了維修強度，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

(3) 增加反應塔中下部測溫點。使得反應塔有底部、中下部、中上部、頂部四個測溫點，保證能夠檢測反應塔在不同生產(chǎn)負荷時的熱點溫度，便于判斷反應塔內(nèi)的反應情況和主反應位置，采取更具針對性的調(diào)節(jié)措施?？刂茒A套蒸汽壓力及冷卻熱水流量，減少生產(chǎn)波動。同時還能很好的判斷出反應塔內(nèi)結(jié)焦情況，為反應塔拆塔除焦提供更準確的依據(jù)。

(4)反應熱回收利用?？反挤磻髟O(shè)計采用循環(huán)水冷卻，反應熱量全部帶入循環(huán)水中，造成大量的熱量損失。通過改進反應器結(jié)構(gòu)，串聯(lián)一個廢熱鍋爐，產(chǎn)生低壓蒸汽供糠醇精制工段使用，回收利用系統(tǒng)反應熱。

(5)將氫氣壓縮機分開為增壓機和循環(huán)機。因為糠醛加氫反應是一個氫氣過量的反應，當反應以最佳反應速率進行時，氫氣的循環(huán)量是加氫反應消耗氫氣量的2-3倍。如果直接將大量的循環(huán)氫氣重新減壓至壓縮機進口壓力，然后重新加壓使用，浪費大量的電能。通過工藝流程分析，我們創(chuàng)新設(shè)計，將壓縮機的功能拆分為增壓機和氫氣循環(huán)機。這樣，循環(huán)氫氣就不需要減壓，直接通過循環(huán)機加壓回到糠醇反應器進口進入反應。減少大量的能量浪費。

(6)采用斜管沉降過濾器代替離心沉淀系統(tǒng)。斜管沉降過濾器是根據(jù)平流式沉淀原理，在容器內(nèi)增加許多斜管填料后，加大水池過液斷面的潤濕周邊，同時減小水力半徑，這樣在同一水平流速V下，大大降低雷諾系數(shù)Re，減少水的湍動，促進沉降進行。同時在泥渣懸浮層上方安裝60°的斜管組件，使粗醇液中的懸浮物、固化物在斜管側(cè)表面積聚成薄泥層，依靠重力作用滑回泥渣懸浮層，進入集泥斗，由排泥管排出污泥池綜合利用。上清液為沉淀后粗糠醇逐漸上升至集液管排出，直接進入糠醇精制工段。通過這一設(shè)計改進，整個沉降過濾系統(tǒng)只設(shè)置一臺沉降過濾器，減少了傳動設(shè)備。斜管沉降過濾器采用全封閉式，減少有機物揮發(fā)，生產(chǎn)現(xiàn)場更環(huán)保。

3結(jié)語

通過對糠醇項目前期調(diào)研、分析，并采取多項優(yōu)化措施，解決了該項目生產(chǎn)工藝存在的多種難題，取得了良好的經(jīng)濟與環(huán)保效益。該裝置自2015年4月份一次投料成功，5月底針對開車出現(xiàn)的一些問題進行了短暫停車處理。6月份重新開車后，平均日產(chǎn)精糠醇在170 t以上，整套裝置整體運行平穩(wěn)，各項消耗都遠低于設(shè)計值，產(chǎn)品質(zhì)量全部達到行業(yè)優(yōu)等品指標，目前已經(jīng)成為化工園區(qū)的一個亮點工程。

The summary of optimization design and operation about 50 kt/a furfuryl alcohol production device

GongPu-qin,ZhangPeng,ZhouXiang,ZhangYong

(He’nan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., Xinxiang He’nan Province 453731, China)

Abstract：With introducing the technological characteristics of 50 kt/a furfuryl alcohol production device in Henan Xinlianxin Fertilizer Co., Ltd., emphatically elaborating the problems of technological process and optimiz-ation design measures in the project construction. With these improvements, basically solved the difficult problems about hydrogenation for production of furfuryl alcohol in liquid phase in medium pressure. Now the project has put into operation, the indicators has achieved the design ruquirments, and has good economic benefit.

Key words：furfuryl alcohol production; optimization design; operation summary

中圖分類號：TQ214

文獻標志碼：B

文章編號：1003-6490(2015)06-0019-03

作者簡介：龔普勤(1984-)，男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，河南心連心化肥有限公司技術(shù)管理部，主要從事氮肥系統(tǒng)化工設(shè)計及改造工作。郵箱：gpqin007@163.com。

收稿日期：2015-12-05