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羥基乙腈發(fā)生聚合的原因分析及解決措施

文檔作者：安潤濤，冷傳英文檔來源： 1．大慶石化公司計劃經(jīng)營處 2．大慶石化公司熱電廠，		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月15日
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2008年第3期
煉油與化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 53
羥基乙腈發(fā)生聚合的原因分析及解決措施
安潤濤 ，冷傳英
(1．大慶石化公司計劃經(jīng)營處，黑龍江大慶163714；2．大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714)
羥基乙腈是氰醇的重要有機中間體，廣泛應用于化工
領域。甘胺酸是羥基乙腈的衍生物之一，在醫(yī)藥食品工業(yè)應
用很廣，需求量較大，也是生產農藥的基本原料。羥基乙腈
另一衍生物乙醇酸是一種無污染的高效清洗劑。另外羥基
乙腈在精細化工領域應用也很廣泛，在染料行業(yè)可制成無
污染高質量染料。在選礦、電鍍、畜牧業(yè)等領域都有很廣泛
的發(fā)展前景。
羥基乙腈產品在我國化工行業(yè)應用廣泛、用量逐年增
加，原料來源充足，因此對該產品的研究、生產也就越來越
重要。大慶石化公司采取多釜連續(xù)式生產羥基乙腈。裝置自
2003年5月開工以來，羥基乙腈產品發(fā)生了幾次聚合現(xiàn)
象，造成了很大的經(jīng)濟損失。經(jīng)過研究和分析，解決了這一
多年來困擾實際生產的問題。
1 生產工藝及反應原理
1．1 生產工藝
氫氰酸與甲醛按一定的配比在催化劑的作用下在反應
釜進行加成反應?，羥基乙腈反應速度很快，同時放出大量
的熱量。若移去多余的反應熱量，可以使平衡向生成物方向
進行，所以在生產中采用低溫冷凍法，提高其轉化率。反應
生成物經(jīng)過預冷釜、深冷釜后進入半成品罐，半成品化驗合
格后則加入硫酸，調整pH值為2-3，得到產品羥基乙腈水
溶液。
1．2 羥基乙腈反應機理
羰基的加成反應是典型的親核加成反應，其反應方程
式為： 0
ll
HCN +H — C — N
用循環(huán)泵將反應液抽出送往循環(huán)冷卻器，用一10℃鹽水
將縮合釜內物料產生的反應熱移走，縮合釜反應溫度控制
在17～22℃，pH值為4．7～5．1，停留時間約為1．5 h，釜內設
有攪拌器，保證反應均勻進行。然后生成物溢流至預冷釜繼
續(xù)反應，通過蛇管及夾套的一l0℃鹽水流量來控制反應溫
度在17～22℃ ；生成物溢流至深冷釜繼續(xù)反應，反應溫度控
制方法同預冷釜。生成物從深冷釜出來后進人成品半成品
罐，液位達到70％時進行切罐循環(huán)，取樣分析。如不合格，
可適當補加甲醛或含氰較高的料液繼續(xù)進行反應，合格后
再加硫酸調整pH值至2 3，送人成品大罐。
2 聚合的現(xiàn)象
2．1 第1次聚合
2003年5月14日18時o0分，半成品罐V一4液位至
64％時v一4鹽水冷卻盤管已打開，但溫度下降較慢。19時
o0分V一4溫度突然由27℃升至30℃，操作人員馬上接膠
帶向其中加水。由于聚合反應十分劇烈，并且沒有緊急降溫
設施，加水時v一4溫度就已無法控制。至22時l5分溫度
繼續(xù)迅速上升，22時35分溫度升至98．1℃。23時10分罐
體溫度降至68℃，物料已經(jīng)變成褐色。
2．2 第2次聚合
2003年12月l】日18時00分，羥基乙腈裝置正常生
產過程中v一3、V一4罐溫度突然上升，發(fā)生聚合現(xiàn)象，溫度
由24．7℃度升至96℃度，2個半成品罐同時發(fā)生聚合。
2．3 第3次聚合
2005年12月23日22時21分，循環(huán)泵P一7A跳車時，
反應釜R一1溫度為21．9 oC，22時25分溫度23．5 oC，23時
03分，溫度升至70-2℃，23時09分溫度迅速上升97．1℃，
R一1反應釜循環(huán)回路內物料聚合，物料顏色由無色變成褐
色。
3 羥基乙腈發(fā)生聚合的原因分析
3．1 第1次聚合原因分析
(1)催化劑加入量過多，pH值達6．42(指標為4．7
5．1)，因裝置首次開工，缺少在線pH值指示表。
(2)V一3、V一4罐循環(huán)線無循環(huán)冷卻器，當物料發(fā)生聚
合時產生大量反應熱無法撤除。
3．2 第2次聚合原因分析
(1)采集數(shù)據(jù)可能存在誤差，系統(tǒng)實際pH值高于化驗
分析數(shù)值，催化劑實際加入量超過正常值，pH值超高。
(2)生產負荷HCN投料量為275 kg／h，低于正常負荷，
造成物料在系統(tǒng)內停留時間過長。
(3)系統(tǒng)存在能導致產生聚合的自由基，由于V一3罐
中總是有含堿物料存放，時間過長可能引發(fā)聚合。
3．3 第3次聚合原因分析
循環(huán)泵無運行狀態(tài)顯示，當泵跳車后，畫面上監(jiān)測不
到，并無報警提示。工藝上缺少聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，溫度超標不
能及時切斷進料，導致反應物停留時問較長，同時反應釜內
部物料pH值不均衡。
這3次發(fā)生聚合的現(xiàn)象都存在著共同點，都是由于溫
度的急劇變化導致物料聚合。反應溫度是控制聚合的很關
鍵的因素，在溫度升高達到一定值時，溫度的變化是急劇
的，當溫度超過一定值時，聚合反應是迅速而急劇的，是無
法控制的。這3個案例表明，無論是羥基乙腈的反應物還是
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煉油與化丁
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第19卷
造氣裝置高速泵增速箱的結構改造
王立忠，郝天真，馬永禮
(大慶石化公司化T二廠，黑龍江大慶163714)
大慶石化公司化工二廠造氣裝置3218鍋爐給水泵，原
采用KSB公司生產的HDA50／15的十五級多級泵，使用溫
度200 oC，使用壓力5．0 MPa，由于多年來頻繁檢修，工作壓
力達不到工藝要求，影響了生產的正常進行。
2006年檢修時，更換為北京航天十一所生產的GSB-L1—
20／650高速泵。該泵通過2級增速，轉速達到20600dmin。低
速軸、中速軸采用滾動軸承、高速軸采用滑動軸承。潤滑采
用擺線齒輪油泵隨低速軸一同旋轉產生油壓對各軸承進行
強制潤滑。增速箱體采用ZL201—5—1v7鋁合金制造。
1存在問題
該泵增速箱在運行當中經(jīng)常出現(xiàn)的2個問題。
(1)由于油泵端面與鋁合金殼體之間產生輕微振動摩
擦，使鋁合金的平面產生磨損，致使?jié)櫥统隹谂c入口竄油，
油壓無法保持正常，嚴重時就要更換新的增速箱”I，見圖1。
圖1 軸承端面結構
(2)高速軸下面的滑動軸承因固定螺釘松動而脫落，造
成滑動軸承下滑，高速軸下端失去支承，引起潤滑油突然泄
漏，使滑動軸承、高速轉動軸組件和增速箱體燒毀，嚴重威
脅生產平穩(wěn)運行，軸承組件結構見圖2。
圖2 軸承組件結構
2故障原因分析
該泵是北京航天十一所仿制日本勝達因高速泵制造
的，安裝運行1 a后，該泵就出現(xiàn)潤滑油泵供油壓力低，無
法使高速旋轉的軸與滑動軸承形成良好的潤滑油膜，使高
速軸傳動部件產生振動，解體檢查發(fā)現(xiàn)，由于潤滑油泵與鋁
合金之間是靠低速軸與油泵之間彈簧壓緊，(見圖1)這樣
油泵出、人口與鋁合金箱體出、入口接觸表面就會產生微振
磨損。嚴重時油在油泵與殼體接觸表面走短路(即出入口
之間內漏)。磨損較輕時把箱體接觸表面用專用工具研平，
在低速軸與彈簧之間加調整環(huán)來補償，使之正常運行。
羥基乙腈產品，對pH值的要求都比較嚴格，如果pH值超
過控制值就可能發(fā)生物料聚合現(xiàn)象。同時嚴格控制反應過
程中的反應釜的溫度也是非常重要的。
4 解決措施
在發(fā)生多次聚合后，對羥基乙腈裝置進行了改造。
(1)對該裝置部分設備進行改造，循環(huán)泵出口線增設
在線pH計，并引入DCS，以保證有效控制生產過程中催化
劑加入量。
(2)V一3、V一4罐循環(huán)線增加循環(huán)冷卻器，冷卻用制冷
站的一25 鹽水進行，以保證當物料發(fā)生聚合時迅速降溫，
撤走大量反應熱。
在操作工藝上采取3項控制措施。
(1)嚴格控制縮合釜pH值在4．7～5．1之間。
避免因催化劑過量，而造成產品發(fā)生聚合，如果發(fā)現(xiàn)
pH超過5．1時或pH值急劇上升時，停止加入催化劑。
(2)當?shù)拓摵缮a時，要縮短物料在半成品罐內的停
留時間。
當V一3罐液位達50％時(停留時間約6 h)，即加入硫
酸，終止反應。采取這種措施可以有效地避免羥基乙腈在半
成品罐中發(fā)生聚合反應，但對產品質量會有一定影響。
(3)要嚴格控制反應釜溫度(17～22℃)，半成品罐溫度
低于20℃ 。
5 結束語
在采取有效措施后，羥基乙腈裝置的控制水平顯著提
高，從2005～2008年7月未發(fā)生過聚合現(xiàn)象，產品優(yōu)級品率
達到了98％以上。
參考文獻-
[1]梁占柱，安潤濤，張樹繼．大慶石化公司化-1-_~廠羥基乙腈裝置
新版操作規(guī)程DPC[M]．出版者不詳，2007．

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