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羟基乙腈发生聚合的原因分析及解决措施

文档作者：安润涛，冷传英文档来源： 1．大庆石化公司计划经营处 2．大庆石化公司热电厂，		点击数：	更新时间： 2022年02月15日
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2008年第3期
炼油与化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 53
羟基乙腈发生聚合的原因分析及解决措施
安润涛 ，冷传英
(1．大庆石化公司计划经营处，黑龙江大庆163714；2．大庆石化公司热电厂，黑龙江大庆163714)
羟基乙腈是氰醇的重要有机中间体，广泛应用于化工
领域。甘胺酸是羟基乙腈的衍生物之一，在医药食品工业应
用很广，需求量较大，也是生产农药的基本原料。羟基乙腈
另一衍生物乙醇酸是一种无污染的高效清洗剂。另外羟基
乙腈在精细化工领域应用也很广泛，在染料行业可制成无
污染高质量染料。在选矿、电镀、畜牧业等领域都有很广泛
的发展前景。
羟基乙腈产品在我国化工行业应用广泛、用量逐年增
加，原料来源充足，因此对该产品的研究、生产也就越来越
重要。大庆石化公司采取多釜连续式生产羟基乙腈。装置自
2003年5月开工以来，羟基乙腈产品发生了几次聚合现
象，造成了很大的经济损失。经过研究和分析，解决了这一
多年来困扰实际生产的问题。
1 生产工艺及反应原理
1．1 生产工艺
氢氰酸与甲醛按一定的配比在催化剂的作用下在反应
釜进行加成反应⋯，羟基乙腈反应速度很快，同时放出大量
的热量。若移去多余的反应热量，可以使平衡向生成物方向
进行，所以在生产中采用低温冷冻法，提高其转化率。反应
生成物经过预冷釜、深冷釜后进入半成品罐，半成品化验合
格后则加入硫酸，调整pH值为2-3，得到产品羟基乙腈水
溶液。
1．2 羟基乙腈反应机理
羰基的加成反应是典型的亲核加成反应，其反应方程
式为： 0
ll
HCN +H — C — N
用循环泵将反应液抽出送往循环冷却器，用一10℃盐水
将缩合釜内物料产生的反应热移走，缩合釜反应温度控制
在17～22℃，pH值为4．7～5．1，停留时间约为1．5 h，釜内设
有搅拌器，保证反应均匀进行。然后生成物溢流至预冷釜继
续反应，通过蛇管及夹套的一l0℃盐水流量来控制反应温
度在17～22℃ ；生成物溢流至深冷釜继续反应，反应温度控
制方法同预冷釜。生成物从深冷釜出来后进人成品半成品
罐，液位达到70％时进行切罐循环，取样分析。如不合格，
可适当补加甲醛或含氰较高的料液继续进行反应，合格后
再加硫酸调整pH值至2 3，送人成品大罐。
2 聚合的现象
2．1 第1次聚合
2003年5月14日18时o0分，半成品罐V一4液位至
64％时v一4盐水冷却盘管已打开，但温度下降较慢。19时
o0分V一4温度突然由27℃升至30℃，操作人员马上接胶
带向其中加水。由于聚合反应十分剧烈，并且没有紧急降温
设施，加水时v一4温度就已无法控制。至22时l5分温度
继续迅速上升，22时35分温度升至98．1℃。23时10分罐
体温度降至68℃，物料已经变成褐色。
2．2 第2次聚合
2003年12月l】日18时00分，羟基乙腈装置正常生
产过程中v一3、V一4罐温度突然上升，发生聚合现象，温度
由24．7℃度升至96℃度，2个半成品罐同时发生聚合。
2．3 第3次聚合
2005年12月23日22时21分，循环泵P一7A跳车时，
反应釜R一1温度为21．9 oC，22时25分温度23．5 oC，23时
03分，温度升至70-2℃，23时09分温度迅速上升97．1℃，
R一1反应釜循环回路内物料聚合，物料颜色由无色变成褐
色。
3 羟基乙腈发生聚合的原因分析
3．1 第1次聚合原因分析
(1)催化剂加入量过多，pH值达6．42(指标为4．7
5．1)，因装置首次开工，缺少在线pH值指示表。
(2)V一3、V一4罐循环线无循环冷却器，当物料发生聚
合时产生大量反应热无法撤除。
3．2 第2次聚合原因分析
(1)采集数据可能存在误差，系统实际pH值高于化验
分析数值，催化剂实际加入量超过正常值，pH值超高。
(2)生产负荷HCN投料量为275 kg／h，低于正常负荷，
造成物料在系统内停留时间过长。
(3)系统存在能导致产生聚合的自由基，由于V一3罐
中总是有含碱物料存放，时间过长可能引发聚合。
3．3 第3次聚合原因分析
循环泵无运行状态显示，当泵跳车后，画面上监测不
到，并无报警提示。工艺上缺少联锁控制系统，温度超标不
能及时切断进料，导致反应物停留时问较长，同时反应釜内
部物料pH值不均衡。
这3次发生聚合的现象都存在着共同点，都是由于温
度的急剧变化导致物料聚合。反应温度是控制聚合的很关
键的因素，在温度升高达到一定值时，温度的变化是急剧
的，当温度超过一定值时，聚合反应是迅速而急剧的，是无
法控制的。这3个案例表明，无论是羟基乙腈的反应物还是
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炼油与化丁
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY 第19卷
造气装置高速泵增速箱的结构改造
王立忠，郝天真，马永礼
(大庆石化公司化T二厂，黑龙江大庆163714)
大庆石化公司化工二厂造气装置3218锅炉给水泵，原
采用KSB公司生产的HDA50／15的十五级多级泵，使用温
度200 oC，使用压力5．0 MPa，由于多年来频繁检修，工作压
力达不到工艺要求，影响了生产的正常进行。
2006年检修时，更换为北京航天十一所生产的GSB-L1—
20／650高速泵。该泵通过2级增速，转速达到20600dmin。低
速轴、中速轴采用滚动轴承、高速轴采用滑动轴承。润滑采
用摆线齿轮油泵随低速轴一同旋转产生油压对各轴承进行
强制润滑。增速箱体采用ZL201—5—1v7铝合金制造。
1存在问题
该泵增速箱在运行当中经常出现的2个问题。
(1)由于油泵端面与铝合金壳体之间产生轻微振动摩
擦，使铝合金的平面产生磨损，致使润滑油出口与入口窜油，
油压无法保持正常，严重时就要更换新的增速箱”I，见图1。
图1 轴承端面结构
(2)高速轴下面的滑动轴承因固定螺钉松动而脱落，造
成滑动轴承下滑，高速轴下端失去支承，引起润滑油突然泄
漏，使滑动轴承、高速转动轴组件和增速箱体烧毁，严重威
胁生产平稳运行，轴承组件结构见图2。
图2 轴承组件结构
2故障原因分析
该泵是北京航天十一所仿制日本胜达因高速泵制造
的，安装运行1 a后，该泵就出现润滑油泵供油压力低，无
法使高速旋转的轴与滑动轴承形成良好的润滑油膜，使高
速轴传动部件产生振动，解体检查发现，由于润滑油泵与铝
合金之间是靠低速轴与油泵之间弹簧压紧，(见图1)这样
油泵出、人口与铝合金箱体出、入口接触表面就会产生微振
磨损。严重时油在油泵与壳体接触表面走短路(即出入口
之间内漏)。磨损较轻时把箱体接触表面用专用工具研平，
在低速轴与弹簧之间加调整环来补偿，使之正常运行。
羟基乙腈产品，对pH值的要求都比较严格，如果pH值超
过控制值就可能发生物料聚合现象。同时严格控制反应过
程中的反应釜的温度也是非常重要的。
4 解决措施
在发生多次聚合后，对羟基乙腈装置进行了改造。
(1)对该装置部分设备进行改造，循环泵出口线增设
在线pH计，并引入DCS，以保证有效控制生产过程中催化
剂加入量。
(2)V一3、V一4罐循环线增加循环冷却器，冷却用制冷
站的一25 盐水进行，以保证当物料发生聚合时迅速降温，
撤走大量反应热。
在操作工艺上采取3项控制措施。
(1)严格控制缩合釜pH值在4．7～5．1之间。
避免因催化剂过量，而造成产品发生聚合，如果发现
pH超过5．1时或pH值急剧上升时，停止加入催化剂。
(2)当低负荷生产时，要缩短物料在半成品罐内的停
留时间。
当V一3罐液位达50％时(停留时间约6 h)，即加入硫
酸，终止反应。采取这种措施可以有效地避免羟基乙腈在半
成品罐中发生聚合反应，但对产品质量会有一定影响。
(3)要严格控制反应釜温度(17～22℃)，半成品罐温度
低于20℃ 。
5 结束语
在采取有效措施后，羟基乙腈装置的控制水平显著提
高，从2005～2008年7月未发生过聚合现象，产品优级品率
达到了98％以上。
参考文献-
[1]梁占柱，安润涛，张树继．大庆石化公司化-1-_~厂羟基乙腈装置
新版操作规程DPC[M]．出版者不详，2007．

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