李迎春 , 孟保勛 , 魏新軍

(1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山　467013 ； 2.河南神馬尼龍化工有限責任公司 ， 河南 平頂山　467000)

苯加氫反應釜攪拌器的國產化改造

李迎春1, 孟保勛2, 魏新軍1

(1.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山467013 ； 2.河南神馬尼龍化工有限責任公司 ， 河南 平頂山467000)

針對引進的環(huán)己醇生產裝置中苯加氫反應釜大軸徑攪拌器進行了國產化改造。將承重軸裝置中的深溝球軸承改為調心滾子軸承，配合安裝原有的定位軸承，使整個攪拌軸的軸承裝置可以承受較大的軸向和徑向負荷；在軸承外圈設計有潤滑油槽和油孔，增加了軸承潤滑油站，為調心滾子軸承補充潤滑油，并對整個軸承裝置進行潤滑和冷卻，提高了大軸徑攪拌器運行穩(wěn)定性和系統(tǒng)的密封性能，延長了設備的使用周期。

苯加氫反應釜 ; 深溝球軸承 ; 調心滾子軸承 ; 大軸徑攪拌器

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司的環(huán)己醇生產裝置是成套引進國外的技術裝備，隨著尼龍產業(yè)的不斷發(fā)展和尼龍66鹽產能的擴大，環(huán)己醇的生產企業(yè)數量和產能也在逐年遞增，根據河南神馬尼龍化工公司的發(fā)展規(guī)劃，己二酸二期擴產改造正在進行，三期項目建設也已開始，預計裝置滿負荷生產能力將達26萬t/a，生產計劃需用環(huán)己醇19萬t/a。該套環(huán)己醇裝置經過多年的國產化技術改造和工藝水平的提升，生產能力由最初設計的2.7萬t/a提高到了5萬t/a，形成了以工業(yè)用環(huán)己醇為主導的完整產業(yè)鏈條，作為核心設備的苯加氫反應釜大軸徑攪拌器，其運行穩(wěn)定性和系統(tǒng)密封性是關系到苯加氫反應能否正常進行的關鍵，并直接影響到環(huán)己醇的產量和質量。

1　工藝簡介

苯加氫反應系統(tǒng)是以苯和氫氣為原料，在釕—鋅催化劑的作用下，經部分加氫反應制得環(huán)己烯和副產品環(huán)己烷。將預處理后的苯和調整催化劑漿液的高純水混合，用進料泵升壓后，進入第一加氫反應釜底部的液體分散器內，氫氣由壓縮機進入第一加氫反應釜底部的氣體分散器內，催化劑漿液從沉降槽經循環(huán)泵送入反應釜，攪拌使苯、氫氣和催化劑漿液均勻混合進行反應，反應后的物料和催化劑漿液的混合物在第一加氫反應釜內從下向上流動，越過上部的溢流堰，靠位差而自動進入第二加氫反應釜底部的液體分布器，通入氫氣進行二次加氫反應，然后溢流至加氫沉降槽中靜置分離，相對密度大的催化劑漿液由循環(huán)泵返回到第一加氫反應釜，相對密度小的油相依靠壓差送至后處理系統(tǒng)的加氫閃蒸槽中。

該系統(tǒng)中的兩臺加氫反應釜具有相同的結構尺寸和攪拌裝置，設有傳熱盤管及氣體分布器、液體分布器和溢流堰，并按工藝要求定時將部分催化劑漿液由循環(huán)泵移送至加氫催化劑再生系統(tǒng)，經過除油、曝氣、煮沸處理等再生處理工藝后，再返回到苯加氫反應系統(tǒng)。苯加氫系統(tǒng)裝置中的重要設備為攪拌器，內部的機封組件是攪拌器的核心部件，主要作用是將油水相均勻混合，保證催化劑顆粒的分散程度，以加快傳質和反應的進行，攪拌速度過小會造成氫吸附和傳質不好，使環(huán)己烯選擇性下降；攪拌速度過大造成催化劑顆粒直徑增大的速度加快，影響催化劑的活性；正常情況下攪拌器的轉速控制在125r/min。

2　存在的問題

現(xiàn)有的加氫反應攪拌器機械密封裝置所選用的是深溝球軸承，只能滿足空心攪拌軸使用，國產攪拌器多為同等直徑的實心軸，受實心軸質量的影響，攪拌器在運行過程中產生的軸向力大大增加，由于深溝球軸承在重載載荷下承受沖擊載荷能力較差，在高溫高壓工況中運行時，反應器壓力發(fā)生變化，攪拌器軸承組件便會出現(xiàn)不同程度的損壞，從而造成攪拌器和機械密封裝置無法正常運行，使軸承組件經常出現(xiàn)損壞，造成在實際生產過程中頻頻出現(xiàn)停車檢修現(xiàn)象，給企業(yè)帶來較大的經濟損失。

3　技術原理

將苯加氫反應釜的大軸徑攪拌器中機械密封系統(tǒng)軸承裝置的深溝球軸承改為調心滾子軸承，并與原有的定位軸承配合安裝。與調心滾子軸承相比，深溝球軸承具有兩列滾子，外圈共用一條球面滾道，內圈兩條滾道相對軸線傾斜一定角度，在軸、外殼出現(xiàn)撓曲時，可以自動調整，既不增加軸承承重，又可以承受較大的軸向、徑向負荷能力；另外，在軸承外圈增設的潤滑油槽和幾個潤滑油孔，為調心滾子軸承補充潤滑油，起到了潤滑、冷卻的作用，增強了機械密封的密封性能，使整個攪拌設備在運行過程中能夠更好地保證其密封性能，避免了軸承的損壞，降低安全隱患，延長設備使用周期。

4　技改方案

為了確保攪拌器機械密封系統(tǒng)無泄漏并能夠長周期穩(wěn)定運行，機械密封組件內的軸承選用特別關鍵，該軸承在運行中要求既能承受攪拌軸在靜壓下自身非常大的重力和反應器升壓后垂直向上的推力(反應器內壓力越高機封組件承受攪拌軸向上的推力越大)，又能承受攪拌軸在運轉中擺動的徑向力。機械密封系統(tǒng)改造前情況如圖1所示。

1.上油封　2.壓蓋　3.定位軸承

改造后的完整攪拌系統(tǒng)如圖2所示。

1.上油封　2.軸承壓蓋　3.圓柱推力液子軸承

將原來的深溝球軸承替換為帶有潤滑油孔的調心滾子軸承，并增加了軸承油站，為攪拌軸及機械密封起到潤滑和冷卻作用。此外，該軸承有兩列對稱型球面滾子，外圈有一條共用的球面滾道，內圈有兩條與軸承的軸線有一定傾斜角度的滾道，這對大軸徑攪拌軸具有良好的調心作用，特別是當軸受力彎曲或安裝不同心時軸承仍可正常使用，所允許的調心角度為1～2.5度 。

5　實施效果

大軸徑攪拌系統(tǒng)的創(chuàng)新性改造方案的實施，在確保產品質量的前提下，使生產周期及成本大幅縮短和降低，在國內同行業(yè)中屬于首創(chuàng)，取得了良好的經濟效益和社會效益。國產化改造后的苯加氫生產系統(tǒng)的大軸徑攪拌系統(tǒng)已連續(xù)穩(wěn)定運行2 a，增加經濟效益約5 000萬元/a。

6　經濟效益

機械密封裝置進口產品每套300萬元，國產裝置每套100萬元，改造后的苯加氫生產系統(tǒng)連續(xù)運行兩年未出現(xiàn)機封泄漏等問題，為企業(yè)節(jié)約設備購置費用400萬元。停車檢修一次需要7 d，環(huán)己醇產量170 t/d，按1.2萬元/t計，每年經濟損失1 428萬元。節(jié)約檢修費用、加氫催化劑流失費用、公用工程損耗費用等，約50萬元。

7　結論

目前，經國產化改造后的大軸徑攪拌器在苯加氫生產系統(tǒng)中的使用情況良好，這為中國平煤神馬集團籌建的重點建設項目中所需采購此類設備的國產化，提供了成功的工程應用范例。

TQ050.3

B

1003-3467(2015)03-0050-02

2015-01-04

李迎春(1977-)，女，工程師，從事企業(yè)一線生產工作，電話：13903751917；通訊作者：魏新軍(1972-)，男，工程師，從事企業(yè)技改管理工作，電話：15136999318。