试论己二酸结晶搅拌器密封装置技术改造

试论己二酸结晶搅拌器密封装置技术改造

张建成

中国平煤神马集团尼龙科技有限公司河南省平顶山市467212

摘要：己二酸是一种特殊的物质，其在我国工业建设和发展方面有着重要的利用空间。本文结合相关单位使用案例，对于己二酸结晶搅拌器密封装置技术进行分析，希望能够为相关化工企业提供参考借鉴。

关键词：己二酸；结晶搅拌；密封装置

本文分析己二酸相关运行案例，并结合硝酸、钒以及铜作为氧化剂，并在常温环境下结合氧化法备制己二酸，经过结晶处理后，己二酸会形成一种特殊的形态，在经过干燥处理后形成了精己二酸，且其在水中的溶解度会随着温度变化而增大，若温度变化上升到78摄氏度时候，其溶解度会变为正常形态下的20倍。可见，选择冷却结晶的方法能够得到高淳的己二酸晶体。同时采用真空隔绝蒸发工艺，在多个连续隔离并带有搅拌器的结晶器中运行，可以分离出具有就一定饱和状态的晶体。

1.结晶原理分析

己二酸（Adipicacid），又称肥酸，是一种重要的有机二元酸，能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等，并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物等。己二酸是工业上具有重要意义的二元羧酸，在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用，产量居所有二元羧酸中的第二位。近几年，我国己二酸需求旺盛，国内生产不能满足市场需求，因而每年都从国外大量进口。为了降低工程成本，很多企业开始自己提炼己二酸晶体。

己二酸是一种特殊物质，其结晶过程可以被分为结晶形成以及晶体生长等几个阶段。搅拌器的搅拌作用对己二酸晶体的形成和生长有着重要的影响。该溶液在性质以及特殊温度下，若搅拌器的转动速度变快，就会产生相应的摩擦，加剧分子之间的碰撞。最终产生有特殊形态的晶核。同时，由于生产出的己二酸晶体颗粒较小，随着搅拌器的直径加大，其转动作用也变得十分明显。颗粒在表面附着的杂质也就变少，而晶体的颗粒也就是影响产品质量的主要因素，可见，搅拌器的选择以及运行稳定性都有一定影响。

2.己二酸晶体搅拌器密封装置存在问题

己二酸在水中的溶解度随温度变化较大，当溶液温度由28℃升至78℃时，其溶解度可增大20倍。100℃时溶解度为160g/100mL。结合己二酸的物体特性，搅拌器的叶轮样式以及转速都有着特殊要求。而针对搅拌器的密封性，采取以下密封结构（如图1所示）。

图1三六瓣密封结构

分析该密封结构运行，其主要是采取循环水作为冷却介质，并结合高纯水作为密封剂。在使用该装置时候，结晶器内部也会随着己二酸浓度变大呈现己二酸结晶体，这些凝聚物附着在己二酸结晶器内壁上，搅拌器上也会粘附很多结晶物。由于高速度运转造成受力不均，也会引起密封水的泄露现象，经过定期停车处理对于结晶器内部和搅拌器己二酸晶体进行溶解去除，这样形成一种时间间隔。而搅拌器密封水泄露，会降低己二酸溶液浓度，严重时候会导致蒸汽单耗成本变化，最终让结晶格隔室容积变小，会让己二酸溶液产生飞溅，最终让搅拌轴上出现了很多结晶体。搅拌器也会因为内部压强等问题产生结晶块等问题。最终造成密封水进入了结晶器，而高纯水消耗量也就变得大。

3.对于结晶搅拌器密封装置改造分析

结合已二酸结晶问题，笔者正对搅拌器密封结构进行了设计更改，将原来的三六瓣密封变化为双端机械密封形式。

对比传统的三六瓣形填料密封处理，双端面机械密封性能更好，且能够适用于强酸。高温和悬浮颗粒的环境，而密封剂本身分布在机械两端，可以提高整个机械装置的密封压力工作范围，并结合密封机构运行缝隙，双端面机械密封可以全面降低内部摩擦，控制整个密封内部的泄漏量，最后提高工作效率以及增大密封使用寿命。本次设计修改采取的措施如下。

首先，对于结晶器内壁进行加工处理，并对于搅拌轴做好精细化加工处理，以此避免己二酸的洁净附着。其次，对于结晶器内部室内壁定期冲洗，防止己二酸集合。最后，调整结晶器以及隔室的负压量，以保证各隔室负压呈现出合理化的梯度变化，以防止内部压强不均匀，造成室内结晶问题。

经过处理后，在己二酸正常结晶处理条件下，机械密封的泄露量变化为了3-5毫升/小时，原来的三六瓣密封泄漏量也从90-300升/小时，发生了明显降低，可见，采用双端面机械密封装置能够降低水的消耗，全面提升己二酸的生产质量。

4.对于实施效果分析

己二酸结晶器搅拌器密封处理经过技术改造后，降低了高纯水消耗量，也提升了己二酸装置的稳定性，相关改造对比分析如下。首先，在进行密封处理前，三六瓣密封稳定运行时间为3个月，其装置单位造价为3000元；可以实现单台密封水泄漏量为300升/小时。虽然造价变高，但是从稳定运行时间以及密封水泄露量等几个方面来看，其依旧有着较好的使用价值。其经过双端机械密封改造后，造价成本变为5000元，但是运行时间提升了3倍，变成了12个月，且单台密封水泄露量也达到了5ml/h，确实使用价值高。综上所述，由于减少了己二酸增发系统的密封用水量，也避免了蒸汽消耗生产成本，整个运行的搅拌器改造费用为18万，密封装置和配件为8万元，而结晶搅拌器为12台，配件4套，合计26万元。

经过处理后，可以让纯水节约到2400t/a，预计单价为7.5元/t，最终可实现低压蒸汽节约25.2元每年，若保守计算，蒸汽和水的消耗比为1：1，整个设备可以获得27万/年的收益。

5.结语

综上所述，经过己二酸装置改造，搅拌器的持续性有所上升，结合在线运行工程概况分析，经过技术实施改革后，实现了己二酸的生产工艺建设以及周期安全管理，还能够大幅降低水蒸气消耗和单位生产成本，并结合己二酸的生产过程分析，可以实现特殊工程概况建设，优化己二酸装置运行，结合同类设备运行分析，己二酸装置的设计改革立足于结晶处理，在生产工艺流程方面，变得更加流畅和合理，可以实现生产设备以及工程运行的完美结合，最终保证设备的高性能以及精准性运行，在保证整套系统的满负荷高效、安全、经济的稳定运行，同时也为其他化工生产企业类似工况条件下的设备改造提供了很好的经验。

参考文献

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