脫鹽水指標(biāo)對(duì)化學(xué)法生產(chǎn)丙烯酰胺的影響討論

趙鵬飛(大慶煉化公司 大慶163000)

一、概述

大慶煉化公司丙烯酰胺生產(chǎn)裝置于1995年8月投產(chǎn)，該裝置全套引進(jìn)日本三菱化學(xué)公司設(shè)備和技術(shù)，反應(yīng)原理為：在銅催化劑作用下

其產(chǎn)品丙烯酰胺用于生產(chǎn)部分水解型聚丙烯酰胺。脫鹽水不僅作為主要反應(yīng)物之一，而且在精制塔再生和催化劑制備中有大量消耗，故其質(zhì)量指標(biāo)對(duì)反應(yīng)及整個(gè)工藝流程有重要影響?，F(xiàn)裝置的脫鹽水由公司的動(dòng)力一廠提供，其指標(biāo)如下：

PPb≤20——5.5～6.5電導(dǎo)率u s/cm≤2鐵PPb≤1.0Si o2 PH

二、鐵離子超標(biāo)對(duì)生產(chǎn)的影響討論

1.對(duì)精制的系統(tǒng)的影響

(1)脫鹽水中的鐵離子超標(biāo)，造成反應(yīng)、濃縮系統(tǒng)丙烯酰胺溶液中鐵離子含量升高，當(dāng)丙烯酰胺溶液進(jìn)入精制塔，鈉型(Na+)陽(yáng)離子樹脂(官能基為-SO3Na)進(jìn)行離子交換除去溶液中的銅離子和NTPA時(shí)，丙烯酰胺溶液中的鐵離子也被離子交換樹脂吸附，從而降低了有效的離子交換，造成樹脂污染，導(dǎo)致產(chǎn)品中銅離子超標(biāo)(指標(biāo)值為≦100PPb)。

(2)精制塔離子交換樹脂再生時(shí)，使用大量脫鹽水(140噸)進(jìn)行洗滌，此時(shí)脫鹽水中的鐵離子也會(huì)被離子交換樹脂吸附，造成樹脂污染。離子交換樹脂吸附的鐵離子很難在樹脂再生時(shí)除去，吸附鐵離子的樹脂容易發(fā)生氧化，樹脂性狀發(fā)生改變，離子交換能力下降。

(3)樹脂再生后，精制塔初期塔內(nèi)溶液PH較低(5.3—5.5)，當(dāng)丙烯酰胺溶液中鐵離子含量較高時(shí)，在低PH值和鐵離子存在的環(huán)境下容易引發(fā)丙烯酰胺溶液聚合，長(zhǎng)時(shí)間容易在精制塔內(nèi)生成膠狀的聚合物。

2.對(duì)催化劑系統(tǒng)的影響

(1)單質(zhì)銅催化劑的制備原理：

催化劑制備所需的次磷酸鈉溶液和硫酸銅溶液配置時(shí)需要使用脫鹽水，脫鹽水中的鐵離子超標(biāo)，會(huì)造成次磷酸鈉溶液和硫酸銅溶液中混入鐵離子，制備出的催化劑性狀發(fā)生改變，催化劑沉降速度快，活性降低。

(2)催化劑制備中經(jīng)過脫鹽水6次洗滌，最終制備出的催化劑為4%-6%濃度的懸浮液，此時(shí)會(huì)將鐵離子引入催化劑系統(tǒng)，含有鐵離子的催化劑懸浮液最終進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，也會(huì)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)造成影響。

(3)對(duì)反應(yīng)、濃縮系統(tǒng)的影響：

本裝置使用脫鹽水和丙烯腈在銅催化劑的催化作用下，水合反應(yīng)生成丙烯酰胺，脫鹽水作為原料之一進(jìn)入反應(yīng)器參與反應(yīng)，脫鹽水中的鐵離子超標(biāo)，將直接導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)丙烯酰胺溶液的聚合傾向增大，從而導(dǎo)致反應(yīng)、濃縮系統(tǒng)內(nèi)低聚物增多。表現(xiàn)在：濃縮系統(tǒng)循環(huán)泵P-320及流程泵P-322的過濾器內(nèi)聚合物增多，過濾器拆洗頻次增加。正常時(shí)，P-320過濾器每天拆洗3-4次，P-322過濾器每天拆洗1-2次，脫鹽水鐵離子超標(biāo)后，P-320過濾器每天拆洗4-6次。

三、脫鹽水中氧對(duì)反應(yīng)的影響

1.對(duì)催化劑的氧化

假如與氧接觸，一是反應(yīng)器中銅催化劑與氧發(fā)生自由基反應(yīng)，反應(yīng)器中丙烯酰胺溶液會(huì)被該自由基引發(fā)聚合，生成聚合物，正常情況下控制反應(yīng)器中的銅離子濃度小于10ppm。二是防止反應(yīng)器內(nèi)的單質(zhì)銅催化劑被氧化，生成氧化銅，催化劑失去活性，降低反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。所以使用的脫鹽水必須是除氧后的脫鹽水，裝置使用水環(huán)真空泵使脫鹽水塔形成負(fù)壓，以除去脫鹽水中的氧。

2.脫鹽水溫度的控制

裝置通過水環(huán)真空泵抽真空來(lái)對(duì)脫鹽水進(jìn)行除氧，除氧塔絕對(duì)壓力值在4.0～6.0KPa。脫鹽水來(lái)水溫度高于30.0℃，將導(dǎo)致脫鹽水真空度顯示值高，除氧效果不好。脫鹽水來(lái)水溫度低于20.0℃，將造成脫鹽水真空度顯示值低，造成進(jìn)入反應(yīng)器的水溫度低，需要加熱。

四、PH的影響

脫鹽水的PH超標(biāo)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)會(huì)造成影響。PH值小于5.5時(shí)，反應(yīng)液呈若酸性，導(dǎo)致反應(yīng)器中反應(yīng)液不穩(wěn)定，有聚合的傾向，同時(shí)也會(huì)造成反應(yīng)器內(nèi)溶解銅含量升高，增大離子交換樹脂塔的負(fù)荷。脫鹽水PH值大于6.5時(shí)，不利于精制系統(tǒng)除銅。

五、本裝置采取的措施

1.加樣分析脫鹽水里的鐵離子的含量和PH值，跟蹤監(jiān)測(cè)脫鹽水中鐵離子和PH值的變化。

2.加強(qiáng)脫鹽水除氧塔的水環(huán)真空泵的巡檢，維持脫鹽水除氧塔絕對(duì)壓力在4.0-6.0kpa，以達(dá)到良好的除氧效果。

3.注意觀察脫鹽水的溫度變化，通過換熱器和蒸汽加熱控制溫度在正常范圍內(nèi)。

4.若出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，立即減少脫鹽水的用量，停止催化劑制備程序，精制塔再生延遲，制冷E-3532的冷卻用水由脫鹽水改為新鮮水冷卻。

5.可降低生產(chǎn)負(fù)荷，減少反應(yīng)器用水量，但此項(xiàng)措施會(huì)降低產(chǎn)量，需取得分廠同意。