高先明

(河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 ， 河南 平頂山 467013)

己二酸是環(huán)己醇在銅及礬催化劑的作用下，與硝酸進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)完成后的溶液經(jīng)結(jié)晶、溶解脫色、增稠、離心分離等工序得到。在此氧化反應(yīng)中產(chǎn)生了大量氮氧化物尾氣(也稱亞硝氣)，其中含有N2O、NO、NO2、N2、O2等氣體。常規(guī)處理尾氣的方法是將氮氧化物尾氣排入亞硝氣回收系統(tǒng)，經(jīng)水進(jìn)行噴淋吸收，從而將氮氧化物氣體吸收為硝酸進(jìn)行循環(huán)使用，剩余尾氣中極少量的氮氧化物氣體與大量空氣混合后排入大氣。

通過對(duì)己二酸生產(chǎn)裝置尾氣系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)分析，設(shè)計(jì)優(yōu)化了己二酸生產(chǎn)尾氣防超壓保護(hù)系統(tǒng)，新系統(tǒng)的實(shí)施補(bǔ)充了現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，保證了DCS聯(lián)鎖系統(tǒng)異常情況時(shí)己二酸生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。

1 己二酸裝置尾氣系統(tǒng)現(xiàn)狀

己二酸反應(yīng)工段產(chǎn)生的氮氧化物尾氣進(jìn)入亞硝氣壓縮機(jī)，被壓縮至0.2 MPa左右，后進(jìn)入3臺(tái)串聯(lián)的亞硝氣吸收塔對(duì)氮氧化物進(jìn)行吸收，吸收后剩余少量NOx，用風(fēng)機(jī)鼓入空氣稀釋后排放，控制指標(biāo)為150×10-6。

目前壓縮機(jī)設(shè)置有入口防正壓聯(lián)鎖，己二酸制備過程中會(huì)產(chǎn)生大量亞硝氣，亞硝氣回收工段的目的是將亞硝氣凈化回收生成硝酸循環(huán)利用。為保證亞硝氣回收工段的穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)異常后能及時(shí)迅速地切斷反應(yīng)工序、亞硝氣回收工序運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)將反應(yīng)工序、回收工序氣相切至除害塔，防止亞硝氣外泄，引起安全環(huán)保事故，特設(shè)置壓縮機(jī)聯(lián)鎖。

2 存在問題及解決思路

目前壓縮機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)保證了在亞硝氣體回收工序發(fā)生故障的情況下(包括壓縮機(jī)停止、壓縮機(jī)入口正壓等)，生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)殘存的大量氮氧化物氣體能夠進(jìn)入己二酸生產(chǎn)尾氣的應(yīng)急處理系統(tǒng)，且得到處理，達(dá)標(biāo)排放。但無法保證超負(fù)壓情況下系統(tǒng)的安全，如果系統(tǒng)出現(xiàn)超負(fù)壓情況，則可能出現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)物料被吸入壓縮機(jī)及亞硝氣回收系統(tǒng)內(nèi)，導(dǎo)致壓縮機(jī)跳車、吸收塔異常，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)整體停車的異?，F(xiàn)象。

通常情況下，防超壓的DCS聯(lián)鎖系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)的需要，但當(dāng)防超壓的DCS聯(lián)鎖系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，若此時(shí)己二酸尾氣系統(tǒng)出現(xiàn)超正壓或超負(fù)壓的情況，仍存在生產(chǎn)系統(tǒng)異常、設(shè)備損壞等生產(chǎn)事故發(fā)生的可能性。因此，為了保證DCS聯(lián)鎖系統(tǒng)異常情況時(shí)己二酸生產(chǎn)系統(tǒng)的安全，需設(shè)計(jì)一種新的己二酸生產(chǎn)尾氣防超壓保護(hù)系統(tǒng)。

3 實(shí)施優(yōu)化過程

3.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

現(xiàn)有尾氣系統(tǒng)設(shè)置有爆破片(爆破壓力為0.03 MPa)和1#、2#氣動(dòng)開關(guān)閥，在出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)聯(lián)鎖，1#閥關(guān)閉，2#閥打開，將尾氣排往己二酸生產(chǎn)尾氣應(yīng)急處理系統(tǒng)。尾氣應(yīng)急處理系統(tǒng)使用氫氧化鈉溶液做吸收劑，對(duì)進(jìn)入應(yīng)急處理系統(tǒng)的尾氣進(jìn)行吸收中和。現(xiàn)己二酸尾氣應(yīng)急處理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 現(xiàn)己二酸尾氣應(yīng)急處理系統(tǒng)

3.2 增設(shè)防超壓罐保護(hù)系統(tǒng)

防超壓罐保護(hù)系統(tǒng)如圖2所示。在應(yīng)急處理系統(tǒng)和亞硝氣回收系統(tǒng)之間增設(shè)防超壓罐，來自應(yīng)急系統(tǒng)方向的管道內(nèi)插至罐內(nèi)液面以下800 mm至E點(diǎn)，罐頂防超壓1#線與亞硝氣回收系統(tǒng)相連。

使用前，打開工業(yè)水補(bǔ)水至防超壓罐的溢流管末端流出水，關(guān)閉工業(yè)水閥門停止補(bǔ)水。根據(jù)連通器的虹吸原理，罐內(nèi)液位降低至與溢流管線末端高

圖2 防超壓罐保護(hù)系統(tǒng)

度一致時(shí)不再下降，此處即防超壓罐的液位面(液位高度即D點(diǎn)高度)。當(dāng)己二酸反應(yīng)器啟動(dòng)后，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于亞硝氣回收系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)尾氣的吸收，尾氣回收管線中的壓力為微負(fù)壓，真空度一般為1 333.22～6 666.1 Pa。故設(shè)計(jì)內(nèi)插液面800 mm，若尾氣排出過緩或亞硝氣吸收過快導(dǎo)致尾氣回收管線中出現(xiàn)超負(fù)壓(真空度超過7 840 Pa)，氣體可以從己二酸生產(chǎn)尾氣應(yīng)急處理系統(tǒng)經(jīng)防超壓罐2#管線的底部突破水封進(jìn)入防超壓罐，進(jìn)而經(jīng)1#管線進(jìn)入亞硝氣回收系統(tǒng)，保證亞硝氣回收系統(tǒng)及生產(chǎn)設(shè)備的安全。若亞硝氣吸收不暢導(dǎo)致尾氣回收管線出現(xiàn)超正壓的情況，過量氣體經(jīng)1#管線進(jìn)入防超壓罐，當(dāng)壓力升高至7 840 Pa時(shí)，罐內(nèi)的液位高度將降低至2#管線底部以下，此時(shí)超壓氣體從2#管線進(jìn)入己二酸生產(chǎn)尾氣應(yīng)急處理系統(tǒng)釋放。若氣壓值繼續(xù)升至超過A點(diǎn)與D點(diǎn)的液位壓時(shí)(即A點(diǎn)與D點(diǎn)的高度差)，此時(shí)氣體會(huì)突破溢流管，從溢流管處冒出，當(dāng)氣壓再升高達(dá)到爆破裝置的爆破壓力，則氣體沖破爆破裝置釋放，以保證己二酸生產(chǎn)設(shè)備和管線安全。此防超壓保護(hù)罐系統(tǒng)已具備在超負(fù)壓及正壓情況下安全釋放壓力的作用，但在防止正壓情況下， 正壓氣體會(huì)從溢流管溢出，污染環(huán)境，產(chǎn)生環(huán)保事故，故需進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 防超壓罐保護(hù)系統(tǒng)溢流管優(yōu)化

現(xiàn)有尾氣系統(tǒng)爆破片爆破壓力0.03 MPa，溢流管B點(diǎn)與D點(diǎn)之間的液位壓應(yīng)大于爆破裝置的爆破壓力，保證進(jìn)入防超壓罐的亞硝氣不會(huì)先于爆破裝置溢出，防止亞硝氣進(jìn)入大氣污染環(huán)境。故溢流管B點(diǎn)與D點(diǎn)之間的液位差應(yīng)大于3 000 mm，將其距離設(shè)置為3 200 mm。溢流管從A點(diǎn)先向下延伸至B點(diǎn)，之后向上彎折并豎直向上延伸至防超壓罐的液位面以上的C點(diǎn)位置，然后向下并向外側(cè)彎折至D點(diǎn)位置，D點(diǎn)與防超壓罐的液位面處于同一水平面。為了避免C點(diǎn)和D點(diǎn)之間形成虹吸作用，C點(diǎn)和D點(diǎn)之間的距離應(yīng)盡可能短。

溢流管B點(diǎn)與D點(diǎn)之間的液位壓大于爆破膜的爆破壓力，保證進(jìn)入防超壓罐的亞硝氣在達(dá)到爆破壓力后也不會(huì)溢出，既保證了己二酸生產(chǎn)設(shè)備和管線的安全，又保證了進(jìn)入防超壓罐的亞硝氣不會(huì)進(jìn)入周圍空氣污染環(huán)境。防超壓罐保護(hù)系統(tǒng)溢流管優(yōu)化如圖3所示。

圖3 防超壓罐保護(hù)系統(tǒng)溢流管優(yōu)化

4 效果分析

己二酸生產(chǎn)尾氣防超壓保護(hù)系統(tǒng)投入后，目前已穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)近兩年時(shí)間。該保護(hù)系統(tǒng)通過僅增加一個(gè)罐及相應(yīng)管道就實(shí)現(xiàn)了在異常情況下(包括自動(dòng)化控制的DCS聯(lián)鎖系統(tǒng)不起作用)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的保護(hù)，保證了己二酸生產(chǎn)管線的安全，避免事故發(fā)生。且該系統(tǒng)無動(dòng)設(shè)備、無儀表電氣等相關(guān)設(shè)備，僅需每周進(jìn)行一次補(bǔ)水即可(補(bǔ)充蒸發(fā)掉的水)，運(yùn)行維護(hù)成本極低。

5 結(jié)論

通過對(duì)己二酸生產(chǎn)尾氣防超壓保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)己二酸裝置的雙重保護(hù)，即當(dāng)自動(dòng)化控制的DCS聯(lián)鎖系統(tǒng)不起作用后，仍能通過該系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，保證己二酸生產(chǎn)管線的安全，避免事故發(fā)生。為整套裝置的安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保障，提高了公司己二酸產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。該防超壓保護(hù)系統(tǒng)的使用為其它化工行業(yè)類似系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了成功經(jīng)驗(yàn)。