丁辛醇裝置高速泵機封泄漏分析及改進措施

張慶楠

（中海殼牌石油化工有限公司，廣東惠州 516082）

丁辛醇為無色透明、易燃的油狀液體（中等毒性且具有特殊的氣味），能與水及多種化合物形成共沸物，沸點 117.7℃，具有刺激和麻醉作用。丁醇（butylalcohol）和辛醇 2-乙基乙醇（2-ethylhex-anol）由于可以在同一套裝置中用羥基合成的方法生產，故習慣稱為丁辛醇。丁辛醇是合成精細化工產品的重要原料（基本有機合成原料），用途十分廣泛。正丁醇主要用于制造丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇醚、增塑劑 DBP、氨基樹脂和丁胺等，也可用作油漆與涂料、化妝品、醫藥等方面的溶劑。異丁醇主要用作涂料和油漆的溶劑，還作為增塑劑（DIBP）、醋酸異丁酯、丙烯酸異丁酯及甲基丙烯酸異丁酯的原料。辛醇用于合成增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、分散劑丙烯酸辛酯、油漆涂料醋酸辛酯以及薄膜包裝材料己二酸二辛酯（DOA）等，也可用于制造表面活性劑，并用作溶劑、柴油和潤滑油的添加劑。辛醇下游消費主要集中在增塑劑領域，主要下游產品是 DOP 與 DOTP。雖然 DOP 存在毒性，其未來繼續發展的空間有限，產能產量近幾年都有所放緩，但短期內尚無其他增塑劑產品在制品及產品性價比上完全取代 DOP 產品。當前 DOP產品在我國最大的替代品是 DOTP，因其相對環保使得近年來市場份額逐漸增加。

1 丁辛醇裝置工藝的基本內容

本研究的主要目的是在一家化工企業生產丁醇?；て髽I使用的丁醇生產裝置采用高壓羥基合成工藝。丁醇裝置使用丙烯、一氧化碳和氫的混合物，純度超過95%。醋酸鈷水溶液是生產過程中的主要催化劑。合成氫氧根的反應壓力一般保持在28～30MPa。在這種生產方式下，異丁醛與正丁醛的比值為1∶3。分離處理后，進行相應的冷凝反應得到2-乙基己烯醛。在加壓氫氧根合成過程中，生成的2-乙基己烯醛與氫反應生成辛醇，辛醇的副產品是正丁醇。在目前丁辛醇裝置的技術應用情況下，高羥基合成技術在正辛醇系統技術改造過程中具有重要意義，因為它導致副產物產量增加和污染物含量增加。相對較高的二氧化碳排放量和能源消耗。本研究的主要目的是逐步將傳統的高壓羥基合成工藝轉變為丙烯和銠的低壓羥基合成工藝，并提高丁醇裝置生產過程的安全性和效率。

2 加氫反應催化劑

丁醛、辛醛等有機化合物的加氫可以通過化學平衡分析來實現，但加氫反應需要適當的反應速率，因此需要使用催化劑。各種催化劑用于有機材料的加氫。根據元素周期表，它們主要是周期為4、5和6的第8類過渡金屬元素。在例外情況下，金屬元素的網狀物移動2.4僅有408魡晶體參數或六邊形網格大小和最外層的7-10 S和D電子，在D組的名字，更適合用于加氫催化加氫的激活。

氫化催化劑有5種類型：①金屬催化劑。使用Ni、Pd、Pt和最常見的Ni。由于巴斯夫的專利技術，金屬填充物已經在多孔介質（氧化鋁、硅膠、硅藻土）上開發出來。金屬催化劑具有活性高、強度高、耐熱性好等優點，缺點是它很容易中毒。②主鏈催化劑。用羊毛浸漬催化活性金屬和鋁或硅合金，去除部分鋁或硅，形成活性金屬催化劑。最常用的是鎳和鈷。③金屬氧化物催化劑。例子包括：CuO，ZnO，Cr2O3，NiO等，氧化金屬通常用于甲醛、酯等化合物的加氫反應，并含有大量有毒物質。它是由氣體混合和/或未飽和的、銅和鋅的甲醛組成的。氫化濃度以保證高濃度的酒精。④毒氣、無氧和毒氣主要用的是MoS2，WS2，Ni2S3氫洗劑這個加速器的活躍度很低，反應卻是溫的。⑤metallkatalysator是金屬催化劑，大部分關鍵原子是貴金屬，比如“Ru”，pH。它的反應速度高、選擇性好。

3 丁辛醇裝置工藝的技術改造策略

3.1 關于開車時升溫時間過長的技術改造

通常，丁辛醇裝置高于4羥基類似物合成酒精的時候，反應堆冷卻裝置冷卻反應釜溫度低于50℃。在重新啟動之前，在原料進入工廠之前，反應堆溫度必須上升到85℃以上。大多數裝置的設計目的是將溫度上升時間保持在8～10h。在加熱過程中，工廠使用的所有合成氣都被排放到燃燒火炬系統中，直接導致丁醇生產成本的大幅增加。在這種情況下，為了更好地解決能源問題過度消費由于長時間的加熱單元的丁醇停工了，調查的結果顯示，調整相應的制冷劑蒸汽的丁醇的加熱裝置加熱可以有效減少時間操作。加熱階段開始，在電容器100℃的蒸氣冷凝溫度；將機組底部的電容器改造成臨時加熱裝置，使啟動加熱時間縮短至4h。

3.2 關于蒸汽冷凝回收再利用的技術改造

蒸汽冷凝回收再利用的技術改造主要涉及丁醇單元氫氧化物合成裝置蒸發器加熱裝置改造。一般來說，丁醇裝置中氫氧化物合成器蒸發器的加熱壓力在2.0～2.2MPa，蒸汽的加熱影響產量。在傳統的丁辛醇裝置工藝中，返回主冷凝線的設備在主線使用過程中經常會出現水震現象，導致機組直接排放，在很大程度上冷凝在化工出水管網中。這種現象不僅會導致廢水大量凝結，而且會進一步加速下水管道的腐蝕速度。通過對丁辛醇的單位進行徹底分析，可以通過以下修改來解決這個問題：安裝的總管必須配套，部分冷凝水送至低壓蒸汽冷凝管，其余可閃蒸回用。

3.3 關于尾氣中氫氣綜合利用的技術改造

丁醇裝置的液相加氫裝置一般采用一次性加氫工藝，將未反射的氫氣放空并在火炬系統中燃燒。丁醇裝置的廢氣氫含量一般保持在85%～90%，裝置的廢氣排放量一般在300m3/h左右?？紤]到該工藝在丁醇裝置實際應用的現狀，丁醇裝置氣相加氫裝置所用的氫氣必須不斷引入和回收。根據相應的試驗結果，丁醇裝置循環氣的氫含量一般在75%～80%。如果丁醇裝置排出的廢氣中氫含量低于正常值，必須及時將部分循環氫氣排入火炬系統進行燃燒，并且必須向火炬系統中添加新的氫氣，這個數量。該操作循環可以將氫氣丁鑫的氫氣含量充入醇類生產的實際需要，確保丁辛醇對生產質量起到積極的作用。此外，對于上述兩個氫氣回收工藝，這兩個工藝回收的氫氣將被送入氣相加氫裝置的循環系統中，從而可以實現氫氣的再利用。

4 國產醛加氫催化劑

目前，丁醇項目的建設已經提上日程，丁醇產品市場非常有利，更重要的是，德國巴斯夫等公司的加氫催化劑價格逐年上漲。1996年，巴斯夫股份公司辛烯液相加氫催化劑價格由2萬至3萬ECU/t提高至30萬ECU/t。國產加氫催化劑的開發研究也因此成為熱點。1997年，吉林石化研究所自主建設了80t/a辛烷值加氫催化劑生產裝置。分析、試驗和活性評價表明，該催化劑的各項性能指標均滿足單位丁辛醇加氫工藝的要求。2002年6月，80kt/a丁辛醇裝置采用乙醛A型氣相加氫催化劑。大慶石化公司二化工廠2002年11月，《VAH型乙醛氣相加氫催化劑的研制及工業應用》獲黑龍江石化局批復。正丁醛氣相加氫催化劑也由南京化工集團研究院研制成功，并成功應用于山東齊魯丁醇石化裝置。

5 尾液泵機封的改造

通過分析高速泵機械密封泄漏的原因，結合高速泵的方便組裝和使用，確定了消除高速泵密封泄漏最有效的解決辦法是減少高速泵的機械密封泄漏。在高速泵體中增加機器的負載，而最有效的方法是增加磨損的軸套中的裝配空間。

5.1 靜環和O型圈的改造

大部分靜態機械密封環選用樹脂石墨，石墨環泵軸承高速運轉時的粉末滲透運動集中在O型圈，特別是聚四氟乙烯粉末在葉片密封處結塊時，特氟龍不僅能在密封邊緣留下印痕，而且，如果嚴重，會影響其在補償電路中的作用。加工時選用強度高、耐高溫、摩擦性能好的浸漬氬石墨環作為靜環，保證泵高速運行時的穩定性。O 線圈的柔韌性對于高速泵的機械密封性能至關重要。分析O圈膨脹的原因，SBR不耐白油，O圈的密封材料應更換為耐油全氟醚橡膠。丁醇裝置高速泵密封件數量多，O型圈泄漏較多，因此在選擇線圈時應考慮接觸介質，有效保證線圈的密封性，提高機械密封的可靠性。

5.2 51D及51C動環的改造

以高速泵機封（51d、51c）為例，腰端比壓的特點是閉合腰部兩側壓力為零，刺激了腰帶的磨損，如果比 壓值達到機械密封對于高速泵的機械密封性要求高。因此，高速泵機械密封的改造設計應保持初始比壓大小不變，并引入新的材料和結構來更換環。動環的材料可以選擇碳化鎢，而套筒是314。同時，音圈的厚度應該增加。

5.3 尾液泵的吸入側改造

丁醇裝置高速泵入口處通常不安裝Y型過濾器，造成高速泵入口處雜質大量滲透，造成機械密封出現新的大泄漏。因此，在安裝高速泵時，需要在介質入口處安裝Y型過濾器，以過濾大量的顆粒和灰塵，改善丁醇裝置高速泵的運行條件。丁醇裝置高速泵抽氣室外形尺寸不可調整。通常通過增加補償元件的補償來改善補償效果。需要說明的是，一般的補償元件都是采用多個彈簧的形式。使用彈簧的主要缺點是，如果增加彈簧的補償，壽命太長會使它們失效。此外，高速泵在高速運轉時產生的高速振動也是高速泵機械密封的泄漏因素，因為它們產生的轉速高達 10 275r/min。因此需要修改或選用其他補償元件，以增加尾液泵密封的泄漏量。在這種情況下，有一些特定的方法可以調整和修改帶有靜環的彈性元件的材料和結構，而無須調整軸向尺寸。一般來說，波紋管補償元件的形狀大于彈簧的形狀，提高了密封補償性能，更有效地減少了補償機構的摩擦，改善了靜環的驅動力。此外，金屬波紋管與多彈簧機構相比，有效補償了尾泵快速旋轉的彈性補償。同時，靜環和動環的重要創新顯著延長了丁醇裝置高速泵密封件的使用壽命，提高了勞動生產率。加氫催化劑的壽命一般為1～2a。催化劑在使用過程中逐漸中毒。在活性有所降低后，更換新的催化劑。為了變得活躍，新負載的催化劑必須經歷活化或還原過程（劇烈的放熱反應）。生產過程中，由于還原后的催化劑自燃，需要對催化劑進行輕微氧化處理，一方面需要清空催化劑，另一方面對催化劑表面進行鈍化處理。另一方面；另一方面，沉積在催化劑上的有機物被燃燒。催化劑的使用壽命與還原氧化過程直接相關，因此應嚴格控制還原氧化的溫度和時間，防止催化劑被壓碎。

6 丁辛醇加氫催化的技術進展

2015年以來，中國丁醇和辛醇的總消費量分別達到59.6萬t和86.3萬t，總可用量未超過50%。我國化工行業消費支出占總消費的75%以上，人員統計和支出預測及未來五、十年、過橋產品的總體需求、以每年近7%～8%的速度增長，并在未來兩年持續增長，我國對丁醇類產品的需求量將超過70萬t，全球新城鎮的需求量將超過90萬t。綜上所述，我國丁辛醇產品的綜合效率和生產效率還不能滿足社會經濟發展的需要，是我國主要化工行業亟待解決的重大問題之一。

氣相加氫催化劑在我國丁辛醇裝置正式投產后，還需要從國外進口使用，消耗大量外匯，成為降低統一成本、提高效率的關鍵要素。內部多個氣相加氫催化劑研究單位發展迅速，相關研究所于1999年正式啟動，致力于研發氣相加氫催化劑氣體，并在實驗室和研究中得出一系列高附加值的結論，憑借工業化生產的獨特工業研究經驗，研究所成功研制出綜合性能優于國外進口的加氫催化劑，北京某材料制造企業實際引進大慶研究所提供的催化劑。同時，大慶石化公司在丁醇工業裝飾領域進行了開發并取得了良好的成績。五年來首次投產。產品指標滿足丁辛醇生產技術要求，催化劑加熱靈活，可在某些特殊環境條件下應用，有效填補了國內該技術領域研究的空白，促進了我國工業化生產。

7 結語

根據異丁醇裝置的實際運行情況對t-205進行優化調整。優化節省蒸汽和循環冷卻水，減少廢液排放，節能減排，提高安裝效率。在優化t-205 經驗的基礎上，優化的均質塔還實現了節能、減少排放和提高工廠效率。因此，為節能減排的優化優化，以及國內同類裝置精餾塔的技術改造提供了重要的經驗和數據，值得廣泛推廣?？紤]到上述優化調整的成功，目前異丁醇裝置正在對辛醇精餾工藝進行優化改造，以便在正常生產時停止辛醇精餾工藝，進一步節約能源。取得成就。