新疆天利高新石化股份有限公司己二酸厂 新疆独山子 833699
摘 要：硝酸氧化醇酮是瞬间的强放热反应，依据己二酸装置现有的生产实际状况和装置开工以来积累的经验，氧化工序的新水耗量占到己二酸装置新水总耗量的95%以上，降低氧化工序的新水用量成为己二酸装置的降低新鲜水的消耗量的关键所在。本论文针对如何降低氧化新水耗量进行了探讨，经过反复论证与计算，确定了增加板式换热器的必要性。
关键词：放热；板式换热器；工艺计算；节能降耗
0 引 言
己二酸装置设计生产能力70000吨／年，经硝酸氧化醇酮工艺生产得到粗己二酸溶液。其中氧化反应是放热的，每千克醇酮约放热6280.2KJ，所以氧化换热所消耗的新水量非常大，如何降低新水的耗量，节约经济成本即是本论文的主要课题。
1 流程概述
己二酸生产工艺是用可溶性硝酸铜和硝酸钒作催化剂，硝酸氧化醇酮产生己二酸产品；硝酸加入第一台反应器，利用位差依次向下台反应器溢流。醇酮与消泡剂混合后并联加入第一至第六台反应器。反应是放热的，用盘管和夹套中的工艺水撤除反应热，工艺水通过新水板式换热器所用冷介质新鲜水和两个循环水板式换热器换热之后经氧化水循环泵循环使用，前两台氧化反应器管路中的水用新水在新水板式热交换器内冷却，其温度由温控单元自动控制。
2 存在的问题及原因分析
己二酸氧化反应器的新水板式热交换热器采用的是新水换热，设计满负荷的情况下，该换热器的新水用量为199t/h，新水经过换热后，进入循环水回水，作为循环水系统蒸发的补充水。但实际中这部分新水进入循环水系统后，循环水蒸发量未达到200t/h，造成了循环水溢流，存在浪费新水的现象，主要是设计上对循环水蒸发量计算上存在偏差导致的。
3 降低新水耗量的方法
通过在实际生产中的不断摸索和学习，硝酸氧化醇酮是瞬间的强放热反应，在年生产任务不变的情况下，氧化反应的换热量也将不会改变，要想降低新水耗量理论上主要有以下途径：
3.1在氧化反应器不变的情况下，减少前两台氧化反应器的反应换热量。在生产负荷不变的情况下减少前两台氧化反应器的反应换热量，只能是醇酮量分配与后四个反应器，这样有可能不但将导致醇酮不能完全反应，从而造成原料浪费，而且后四个反应器反应温度不好控制。因此，从这个角度来看这样减少新水的耗量的方式并不可取，而且也不可行。
3.2以增加氧化反应器的数量将前两台氧化反应器的反应换热量分配到其他反应器。这样理论上可以减少新水耗量，但改造的工艺流程不仅复杂，而且增加的设备不仅是氧化反应器还是得有板换，这样的经济成本较高，考虑这两种因素次办法也不可行。
3.3前两台氧化反应器单独增加板式换热器，采用循环水作为冷却介质，进行初步冷却从而可以减少新水的耗量。这样工艺改造不仅简单、需求的设备成本较低，而且容易实现。
综合以上几点可以看出，采取增加板式换热器与其他方法相比是比较可行的。它是降低新水耗量的最直接、有效的办法。
4 改进新增板换后工艺流程
通过上述部分的论证可知，采取增加板换是降低新水耗量最有效的办法。我厂根据现场的实际情况，提交设计委托，对氧化原换热系统进行了改造，增加了一台板式换热器，与原新水换热器串联进行使用，在对氧化控制系统不改变的前提下，保证了安全生产的目的，最大程度的降低了新水的耗量，其流程如图所示：
图2：改造后换热系统流程图
Figure 2
由图可知：改造后流程与之前相比主要是对将第一台和第二台氧化反应器新增板式换热器，其与原有新水板式换热器串联，用循环水作为冷却介质进行初步冷却，再通过新水在原有新水板式换热器内冷却，其温度由温控单元控制。这样可以根据实际需求，既可以切除新增板式换热器，也可以切除原有新水板式换热器，都能在短时间持续氧化反应的正常运行。
5 实施效果对比
为了验证投用效果，特选取新增板式换热器投用前和投用后的数据来进行对比；为了保证对比数据的有效性，选取数值以氧化负荷230t/d（110%），新水压力0.9MPa，新水温度11℃相同条件的数据，对比结果如下表。
6 效益评价
氧化新增板换改造项目投资约40万元，实施后全年平均可节约新水120t/h，新水价格按1.7元/吨计，年开工时间按8000小时计算，每年可节约成本163.2万元。
7 结论
7.1通过对第一台氧化反应器和第二台氧化反应器的换热系统进行改造，达到了节约新水的目的。
7.2通过新增板换与原有的新水板换两台串联，既可满足现有的工艺条件和设备配备条件，又可满足高负荷换热的要求，给氧化提升负荷留有的一定空间。
7.3新增板换后每年节约了生产成本163.2万元。
参考文献：
[1]丁伯民, 黄正林. 化工设计全书，北京：化学工业出版社，2003
[2]张红兵，郭长生. 化工工艺设计手册，北京：化学工业出版社，2003
论文作者:魏靖轩
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/20
标签：反应器论文; 硝酸论文; 板式换热器论文; 二酸论文; 换热论文; 两台论文; 工艺论文; 《防护工程》2017年第18期论文;