趙鵬飛(大慶煉化公司 大慶163000)
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
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。