裴瑞瑞(北京華福工程有限公司武漢分公司,湖北 武漢 430223)
PA6聚合裝置是以己內(nèi)酰胺為主要原料,生產(chǎn)聚酰胺6(PA6)紡絲級干切片,該工藝技術(shù)經(jīng)歷了從小容量到大容量,從間歇聚合到連續(xù)聚合,工藝技術(shù)日趨合理、成熟。PA6連續(xù)聚合流程簡述為:液態(tài)己內(nèi)酰胺-添加劑系統(tǒng)-消光劑制備-預(yù)聚合-后聚合-切片生產(chǎn)-切片萃取-切片干燥和冷卻-切片輸送/儲存和運輸。
在PA6切片生產(chǎn)過程中,切片中含有己內(nèi)酰胺單體及低分子物,可經(jīng)萃取塔用熱水將其萃取出來,即萃取水。己內(nèi)酰胺回收裝置是指從萃取水中回收己內(nèi)酰胺單體?;厥盏膯误w可作為聚合的原料回用,以減少原料消耗。PA6回收裝置包括:萃取水蒸發(fā)、低聚物分離、解聚、己內(nèi)酰胺精餾。
1.1 萃取水蒸發(fā)
PA6切片萃取過程中產(chǎn)生的萃取水首先進(jìn)入萃取水罐,后泵送至萃取水蒸發(fā)裝置以分離水中的己內(nèi)酰胺/低聚物。為了節(jié)能,萃取水在配有一個機(jī)械蒸汽壓縮系統(tǒng)的三效蒸發(fā)系統(tǒng)中連續(xù)蒸發(fā),可將萃取水中的己內(nèi)酰胺濃度由10%(wt)提高到85%(wt)。為了減少己內(nèi)酰胺的損失和污染環(huán)境,排放的蒸汽經(jīng)填料塔整流,冷凝物在萃取中得以再利用。
1.2 低聚物分離
低聚物分離的目的是從己內(nèi)酰胺/低聚物溶液中分離出低聚物。當(dāng)?shù)途畚镌诜蛛x器底部被排出并送到解聚單元時,己內(nèi)酰胺/水被蒸發(fā)。
1.3 解聚
解聚系統(tǒng)是將分離出來的低聚物分解為己內(nèi)酰胺。在解聚齊中,低聚物通過蒸汽和催化劑的作用下被連續(xù)地解聚成己內(nèi)酰胺;己內(nèi)酰胺水蒸汽混合物輸送到精餾工序的預(yù)脫水塔進(jìn)行脫水,己內(nèi)酰胺被冷凝以及己內(nèi)酰胺水溶液被濃縮,濃度可提高到99%(wt)。
1.4 己內(nèi)酰胺精餾
精餾單元用來分離回收己內(nèi)酰胺中的低廢物和高沸物。在精餾中,利用三個精餾塔(預(yù)脫水塔、預(yù)精餾塔、主精餾塔)將己內(nèi)酰胺溶液在真空條件下連續(xù)精餾。為了約束酸的組分,加入某些化學(xué)助劑以顯著增加被精餾的己內(nèi)酰胺的PM值。精餾后的己內(nèi)酰胺通過儲槽經(jīng)泵送回聚合裝置作為原料進(jìn)行回用。
2.1 造成管道堵塞的原因
在低聚物分離器中,被蒸發(fā)出來的己內(nèi)酰胺/水從分離器頂部引出至精餾單元的預(yù)脫水塔,但同時其氣相中會帶入少量低聚物顆粒。低聚物顆粒累積會造成
工藝管道及壓力表連接管的堵塞,使管道阻力加大、儀表不能正常指示,從而對正常運行產(chǎn)生影響。
2.2 解決辦法
2.2.1 水平管道設(shè)置一定的坡度,坡向低聚物分離器,以盡量減少水平管道中低聚物顆粒的累積,詳見圖3.2-1。
2.2.2 在管道的每個彎管處設(shè)置DN100的手孔,這樣設(shè)置便于清掃水平管和垂直管中的顆粒物,以免造成管道堵塞,詳見圖3.2-1。
2.2.3 壓力表要求斜45°進(jìn)行安裝,且在壓力表根部閥前連續(xù)通入低壓純氮氣。此氮氣的作用就是對壓力表連接管進(jìn)行吹掃,以避免堵塞,可保證壓力表正常指示,詳見圖3.2-1。
圖3.2-1
圖4.2-1
3.1 導(dǎo)熱油管道及熱量問題
3.2 管道放空和積液問題
在PA6單體回收裝置中,高溫液相導(dǎo)熱油系統(tǒng)是個封閉的循環(huán)系統(tǒng),被用來對分離器和換熱器進(jìn)行加熱;己內(nèi)酰胺/低聚物溶液溫度較高的管道,高溫液相導(dǎo)熱油被通入夾套管內(nèi)對工藝介質(zhì)進(jìn)行伴熱。然而不同于封閉的冷卻水循環(huán)系統(tǒng),高溫液相導(dǎo)熱油介質(zhì)受溫度的影響,會一直以較低的速率進(jìn)行分解,產(chǎn)生裂變氣體。此氣體不斷積累,將導(dǎo)致封閉循環(huán)系統(tǒng)不能正常運行。為了確保導(dǎo)熱油系統(tǒng)正常運行,且避免高點積氣、低點積液,管道布置時要保證導(dǎo)熱油系統(tǒng)的管線可以自動高點放空、低點排液。
3.3 熱量利用問題
在高溫液相導(dǎo)熱油封閉系統(tǒng)運行過程中,如果導(dǎo)熱油管線設(shè)置不合理,導(dǎo)熱油將不能充滿管道截面,導(dǎo)致熱量利用不充分,加大熱損失。
3.4 解決辦法
3.4.1 導(dǎo)熱油分解產(chǎn)生的裂變氣體必須要對其進(jìn)行有目的收集和排放;
3.4.2 流速較低的導(dǎo)熱油管線在高點處必須進(jìn)行連續(xù)放空;
3.4.3 水平的導(dǎo)熱油管線要保持一定的坡度,便于排液;
3.4.4 導(dǎo)熱油補充管道一般是接在主管道的最低處,且是從下部接入;導(dǎo)熱油回流管線一般是接在主管道的最高端,且是從上部接觸。這樣設(shè)置就可以保證系統(tǒng)自動高點放空,通過導(dǎo)熱油補充管道排凝,詳見圖4.2-1。
3.4.5 兩段夾套管中如設(shè)有帶夾套的流量計元件,由于施工原因,前段夾套管的導(dǎo)熱油回流管線要從底部接出,再從流量計夾套的底部進(jìn)入,這樣將導(dǎo)致導(dǎo)熱油不能充滿前段夾套管的管道截面,為了充分利用熱量,就要另外設(shè)置前段夾套管到后段夾套管的旁路管線;
3.4.6 導(dǎo)熱油管線要盡量短,減少折彎。
通過對PA6單體回收裝置存在的問題進(jìn)行分析,在工程設(shè)計中,我們要多方面進(jìn)行考慮,從單體回收應(yīng)用的實際出發(fā),研究制定出最切合實際的解決辦法,確保生產(chǎn)系統(tǒng)能夠正常運行。
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