高先明 ， 華東旭 ， 代世磊

(河南神馬尼龍化工有限責任公司 ， 河南 平頂山 467013)

近年來，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的增強，化工生產(chǎn)中能源的消耗越來越受到人們的重視。尼龍66鹽是合成錦綸簾子布的單體，室溫下，干燥或溶液中的尼龍66鹽比較穩(wěn)定，但當溫度>200 ℃時，會發(fā)生聚合反應。在50 ℃下易分解，與空氣接觸易氧化(故采用氮氣進行保護)，在陽光照射下易降解，儲存期不宜超過6個月。

公司采用水溶液法生產(chǎn)尼龍66鹽，水溶液法是以水為溶劑，以等當量的己二胺和己二酸在水溶液中進行中和反應，得到尼龍66鹽水溶液，成本相對較低，產(chǎn)品質(zhì)量也比較穩(wěn)定，還可以進行短距離運輸，因此其在尼龍66鹽的生產(chǎn)中占主導地位，而尼龍66鹽的儲存則是關鍵。

公司成鹽裝置以水為溶劑，反應采用二級成鹽反應器，以等當量的己二胺和己二酸在水溶液中進行中和反應，制成尼龍66鹽水溶液。通常采用經(jīng)減壓后的氮氣直接進入一、二級成鹽反應器及成鹽儲罐，再從反應器及罐的排氣口排出，始終維持反應器及罐內(nèi)微正壓(通過氮氣閥1、2、3控制壓力)，氮氣通過氮氣外排管道始終處于排放的狀態(tài)，氮氣消耗量較大，年產(chǎn)10萬t尼龍66鹽的氮氣消耗量為220 Nm3/h，且罐內(nèi)壓力波動也較大。 原尼龍66鹽水溶液儲罐氣體保護系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 原尼龍66鹽水溶液儲罐氣體保護系統(tǒng)

1 存在的問題及解決思路

目前氮氣保護系統(tǒng)能滿足正常生產(chǎn)需求，但其氮氣消耗量大，罐內(nèi)壓力不穩(wěn)定，不利于產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)。如出現(xiàn)氮氣緊停等異常情況，因該系統(tǒng)氮氣不停地排出，氮氣儲罐內(nèi)緩存的少量氮氣可維持時間極短，無法滿足系統(tǒng)的保護需求。為降低氮氣消耗，保證尼龍66鹽反應器及儲罐壓力的穩(wěn)定，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)，需設計一種新的尼龍66鹽水溶液儲罐穩(wěn)壓保護系統(tǒng)。

2 實施優(yōu)化過程

2.1 設置氮氣液封罐保護系統(tǒng)

在氮氣管道上設置減壓閥及壓力表，減壓閥壓力設定為9.8XPa。在氮氣管道的末端設置液封罐，液封罐設置溢流管道及補水管道，補水管道閥門保持微量開度以保證液封罐處于溢流狀態(tài)。氮氣管道內(nèi)伸入液封罐溢流管以下Xmm(本裝置的X一般為30 mm)，此時如氮氣系統(tǒng)壓力>9.8XPa，則氮氣突破液封罐液封進入大氣，如氮氣的系統(tǒng)壓力<9.8XPa，則氮氣儲罐內(nèi)氮氣通過減壓閥控制進入氮封系統(tǒng)。

氮氣液封罐的設置，大大降低了氮氣的消耗量，保證了尼龍66鹽反應器及儲罐壓力的穩(wěn)定。即使出現(xiàn)氮氣緊停等異常情況，因該氮氣液封罐系統(tǒng)氮氣用量較少，氮氣儲罐內(nèi)緩存的氮氣可維持較長時間，滿足了系統(tǒng)的保護需求。但在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，氮氣管道為碳鋼管道，因腐蝕等原因，會污染氮氣，被污染的氮氣直接進入成鹽系統(tǒng)，導致成鹽產(chǎn)品不合格的發(fā)生。

2.2 設置氮氣穩(wěn)壓保護系統(tǒng)

碳鋼管道因腐蝕生銹導致氮氣污染，從而導致成鹽產(chǎn)品不合格現(xiàn)象發(fā)生?？紤]在氮氣管道進入成鹽系統(tǒng)時增加過濾裝置，使氮氣得到凈化過濾，保證尼龍鹽產(chǎn)品的品質(zhì)。

現(xiàn)設置氮氣穩(wěn)壓保護系統(tǒng)(呼吸罐)，如圖2所示。

圖2 穩(wěn)壓保護系統(tǒng)(呼吸罐)

呼罐與吸罐均設置有補水管線，在進行使用時，打開補水管線閥門至吸罐和呼罐的溢流管線流出水，流出水后關閉補水閥。呼罐內(nèi)液面高于B點時，液體溢流，故液面的高度即呼罐溢流管路最高點B點的高度，呼罐的液位降低至與B點高度一致時不再降低，保證了罐內(nèi)液位的穩(wěn)定(呼罐溢流管路最高點B點處有排氣管路與大氣相連，防止虹吸現(xiàn)象的發(fā)生，呼罐溢流管始端A點比罐內(nèi)液面高度B點低即可)。在吸罐均壓管線的作用下，吸罐液位降低至與F點高度一致后不再降低(在吸罐溢流管的虹吸作用下，F(xiàn)點至G點的液體高度會降至K點的水平位置，因F點處的壓力作用，F(xiàn)點至G點的液體高度會繼續(xù)下降Xmm(本裝置的X一般為30 mm)，所以溢流管最低點G點至末端K點的垂直距離需大于氮封壓力高度Xmm，以保證氣體不會突破溢流管處的水封)，液位穩(wěn)定。

由呼罐可知，因氮封管線伸入呼罐液面以下的深度為Xmm，故氮氣穩(wěn)壓保護系統(tǒng)的壓力(即氮封壓力)為9.8XPa。設氮氣補氣管路伸入吸罐液面以下的長度為Ymm[本裝置的Y一般為20 mm]，故減壓閥的壓力應設置為9.8(X+Y) Pa。此時當?shù)鈮毫?9.8XPa時，氮氣經(jīng)減壓閥突破吸罐水封向氮封系統(tǒng)補充氮氣。當?shù)鈮毫?9.8XPa時，氮氣就會突破呼罐水封從罐頂排氣管路排出系統(tǒng)，保持氮封壓力穩(wěn)定。

此穩(wěn)壓保護系統(tǒng)的設計使需氮封的設備壓力維持在9.8XPa的穩(wěn)定值，其只在需氮封設備的液位升降時自動進行排氣或補氣，使氮氣消耗量大大降低(年產(chǎn)10萬t尼龍66鹽的氮氣消耗量降低至40 Nm3/h)。吸罐和呼罐每周進行一次補水操作，水的消耗量也較低。且氮氣補氣管線經(jīng)水封進行了過濾，保證了氮氣的純凈度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

3 效果分析

尼龍66鹽水溶液儲罐穩(wěn)壓保護系統(tǒng)投入后，目前已穩(wěn)定運轉(zhuǎn)近兩年時間。該保護系統(tǒng)通過僅增加罐、相應管道及現(xiàn)場儀表就實現(xiàn)了氮氣單耗的大幅度降低。且該系統(tǒng)無動設備、無遠傳儀表、電氣等相關設備，僅需每周進行一次補水即可(補充蒸發(fā)掉的水)，運行維護成本極低。在穩(wěn)壓保護系統(tǒng)投用前，年產(chǎn)10萬t尼龍66鹽的氮氣消耗量為220 Nm3/h，本發(fā)明的穩(wěn)壓保護系統(tǒng)投用后，同樣產(chǎn)能下，氮氣消耗量為40 Nm3/h，降低了約180 Nm3/h，氮氣消耗降低了81.8%，大大減少了氮氣的使用。且通過水封對氮氣進行了過濾，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。提高了公司尼龍66鹽產(chǎn)品的競爭力。該尼龍66鹽水溶液儲罐穩(wěn)壓保護系統(tǒng)的成功使用為其它化工行業(yè)類似系統(tǒng)的設計與優(yōu)化提供了成功經(jīng)驗。