吳向紅 ， 呂 洋* ，楊廣賢

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

平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司的環(huán)己醇生產(chǎn)裝置，是國(guó)內(nèi)第一家引進(jìn)國(guó)外環(huán)己醇生產(chǎn)技術(shù)及裝備的企業(yè)，生產(chǎn)工藝是以苯和氫氣為主要原料，經(jīng)過(guò)苯加氫、環(huán)己烯水合、精餾分離等工業(yè)過(guò)程，最終得到環(huán)己醇產(chǎn)品，并將其提供給下游產(chǎn)業(yè)鏈。在環(huán)己醇工業(yè)生產(chǎn)流程中，水合反應(yīng)是生產(chǎn)中的主要工序，包括水合反應(yīng)器、精餾分離塔群、催化劑再生和催化劑添加裝置等。在水合催化劑添加裝置中，水合反應(yīng)催化劑儲(chǔ)罐攪拌設(shè)備密封方式的原始設(shè)計(jì)為盤根填料，使用過(guò)程中極易出現(xiàn)老化、腐蝕、松動(dòng)等現(xiàn)象，使得密封裝置性能不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致水合催化劑泄漏造成局部的環(huán)保問(wèn)題。如何完善原始設(shè)計(jì)，制定出合理可行的技改方案，徹底解決水合反應(yīng)催化劑儲(chǔ)罐攪拌設(shè)備密封裝置出現(xiàn)的問(wèn)題，使環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的目的，已成為當(dāng)務(wù)之急。

1 存在問(wèn)題

公司環(huán)己醇裝置水合催化劑儲(chǔ)罐A-D308的設(shè)計(jì)使用上限高度為6 m，實(shí)際安裝高度7 m，直徑6.6 m，體積201 m3。如果環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)因故障停車時(shí)，需將2臺(tái)反應(yīng)器的水合催化劑全部導(dǎo)入儲(chǔ)罐A-D308內(nèi)，此時(shí)罐體液位會(huì)上漲到5 m，加上退料后管線的沖洗水用量，這大大超出了催化劑儲(chǔ)罐A-D308的使用上限，造成催化劑外溢損失，引發(fā)環(huán)境事故。另外，原設(shè)計(jì)中催化劑儲(chǔ)罐A-D308的攪拌器是傾斜安裝在儲(chǔ)罐底部，由于安裝形式及特殊位置，對(duì)其密封指標(biāo)要求特別苛刻，目前同行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)一般采用“填料+氮?dú)?水”的方式。如果出現(xiàn)填料密封泄漏情況，必須將催化劑儲(chǔ)罐內(nèi)部的物料完全清除，符合維修條件后，才能進(jìn)行維修更換；同時(shí)為了減少催化劑漿液的外漏損失，需用大量的水進(jìn)行沖洗，使得催化劑儲(chǔ)罐液位迅速上升，最終超出催化劑儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存上限，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)停車或增加維修停車時(shí)間，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 技改方案

技改要求是在現(xiàn)有的水合催化劑儲(chǔ)罐攪拌密封裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，利用原有的電機(jī)設(shè)備，將4套填料密封方式的斜插入式水合催化劑儲(chǔ)罐攪拌器改型為雙端面機(jī)械密封。該密封形式適用于強(qiáng)腐蝕、高溫、帶懸浮顆粒、易揮發(fā)低黏度介質(zhì)，避免離心力的作用將污物引入摩擦面；同時(shí)對(duì)攪拌軸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用夾殼聯(lián)軸器的連接方式將攪拌軸與傳動(dòng)軸聯(lián)接作同步運(yùn)動(dòng)，其夾殼聯(lián)軸器的兩個(gè)沿軸向剖分的夾殼，具有緩沖、減振的作用，適用于軸線安裝困難和強(qiáng)烈振動(dòng)的工況。通過(guò)以上設(shè)計(jì)改良不但滿足了生產(chǎn)工藝所要求的密封條件，而且更方便于設(shè)備維修維護(hù)，且無(wú)需清空催化劑儲(chǔ)罐，每次維修僅需拆掉夾殼聯(lián)軸器便可更換機(jī)封總成，省時(shí)省力，無(wú)污染物外排。

2.1 改造前攪拌裝置情況

水合催化劑儲(chǔ)罐A-D308是儲(chǔ)存水合反應(yīng)系統(tǒng)中的催化劑漿液而設(shè)置的容器，以備生產(chǎn)過(guò)程的停車、維修時(shí)使用。改造前攪拌裝置簡(jiǎn)圖如圖1所示，水合催化劑儲(chǔ)罐上設(shè)置安裝了4個(gè)攪拌器，用來(lái)攪拌儲(chǔ)罐中的固液狀態(tài)的水合催化劑，以防止水合催化劑漿液中的固體形成沉積，對(duì)加料過(guò)程產(chǎn)生影響。由于水合催化劑物料具有弱酸、腐蝕和沖刷性，水合催化劑儲(chǔ)罐攪拌器在生產(chǎn)運(yùn)行的正常工況下，其使用的石墨盤根密封部位時(shí)常發(fā)生泄漏，造成昂貴的水合催化劑流失，并造成局部的環(huán)境事故；另外，每次在停車檢修期間，生產(chǎn)系統(tǒng)退回的水合催化劑數(shù)量都會(huì)達(dá)到儲(chǔ)罐存儲(chǔ)量的上限，此時(shí)石墨盤根密封發(fā)生泄漏，需要檢修人員立即進(jìn)行填料更換，維修操作過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響了環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 改造前攪拌裝置簡(jiǎn)圖

2.2 改造后攪拌裝置情況

改造后攪拌裝置簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 改造后攪拌裝置簡(jiǎn)圖

改造后的攪拌裝置是在維持原電機(jī)設(shè)備和攪拌軸的基礎(chǔ)上，將原石墨盤根密封改為雙端面機(jī)械密封，增加新型夾殼聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和拆裝免排料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用夾殼聯(lián)軸器的聯(lián)接方式將攪拌軸與傳動(dòng)軸聯(lián)接。維修或更換機(jī)械密封時(shí)，僅需拆掉夾殼聯(lián)軸器，由免排料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行二次密封，可以保證催化劑儲(chǔ)罐無(wú)需放料清空，即可維修或拆換。

2.3 技改效果

根據(jù)環(huán)己醇生產(chǎn)中水合催化劑儲(chǔ)罐的使用特性，通過(guò)對(duì)罐體4個(gè)斜插攪拌的軸封裝置進(jìn)行技改，解決了環(huán)己醇生產(chǎn)系統(tǒng)開(kāi)停車過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，為企業(yè)的節(jié)能增效提供了支撐。技改實(shí)施后的催化劑儲(chǔ)罐攪拌密封裝置性能優(yōu)良，運(yùn)行更加穩(wěn)定，避免了催化劑外漏造成的損失和局部環(huán)境污染。將原有的盤根密封改為機(jī)械密封后，降低了檢修頻次，減少了人力、物力消耗。增加的免排料設(shè)計(jì)，可通過(guò)頂絲等撬裝工具，在維修更換時(shí)起到了二次密封的作用。效果如下：①滿足了不排料即可更換機(jī)械密封總成的要求；②攪拌軸與傳動(dòng)軸采用夾殼聯(lián)軸器聯(lián)接，維修拆裝時(shí)僅需拆掉夾殼聯(lián)軸器即可更換機(jī)械密封；③傳動(dòng)軸使用兩個(gè)圓錐滾子軸承強(qiáng)制定位，機(jī)械密封總成內(nèi)置軸承構(gòu)成了軸系支撐，大大減少了偏心造成了機(jī)械振動(dòng)；④動(dòng)力傳動(dòng)采用皮帶輪傳輸，電機(jī)設(shè)備的支架設(shè)計(jì)為螺柱調(diào)節(jié)式，便于皮帶輪預(yù)緊、安裝和后期定位調(diào)整；⑤雙端面機(jī)械密封的設(shè)計(jì)，間隙使用沖洗水進(jìn)行冷卻降溫。

3 經(jīng)濟(jì)效益

公司150 t/d環(huán)己醇生產(chǎn)裝置，每年因攪拌系統(tǒng)密封裝置泄漏引起的開(kāi)停車檢修、更換、拆裝達(dá)3次，且需要將4套水合反應(yīng)釜內(nèi)的催化劑退料至催化劑儲(chǔ)罐內(nèi)，正常情況下每次開(kāi)停車水合催化劑流失量約1 t，目前水合催化劑6萬(wàn)元/t，每年造成的經(jīng)濟(jì)效益損失18萬(wàn)元；每次開(kāi)停車時(shí)間約2天，環(huán)己醇市場(chǎng)價(jià)格1萬(wàn)元/t，經(jīng)濟(jì)損失為900萬(wàn)元；該項(xiàng)目新增加機(jī)械密封及攪拌裝置4套，總費(fèi)用約40萬(wàn)元，此次技改經(jīng)濟(jì)效益總和為878萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)己醇生產(chǎn)裝置的水合催化劑儲(chǔ)罐攪拌裝置是國(guó)產(chǎn)改進(jìn)設(shè)備，其優(yōu)化技術(shù)改造，首次將雙端面機(jī)械密封裝置運(yùn)用于水合催化劑儲(chǔ)罐攪拌系統(tǒng)中，該技術(shù)已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利。經(jīng)過(guò)改造后的水合催化劑儲(chǔ)罐攪拌密封裝置，采用了新型的帶有夾殼聯(lián)軸器設(shè)計(jì)，解決了水合催化劑儲(chǔ)罐不排料即可維修或更換機(jī)械密封的難題，保證了環(huán)己醇工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。