脫鹽水指標對化學法生產丙烯酰胺的影響討論

趙鵬飛(大慶煉化公司 大慶163000)

一、概述

大慶煉化公司丙烯酰胺生產裝置于1995年8月投產，該裝置全套引進日本三菱化學公司設備和技術，反應原理為：在銅催化劑作用下

其產品丙烯酰胺用于生產部分水解型聚丙烯酰胺。脫鹽水不僅作為主要反應物之一，而且在精制塔再生和催化劑制備中有大量消耗，故其質量指標對反應及整個工藝流程有重要影響?，F裝置的脫鹽水由公司的動力一廠提供，其指標如下：

PPb≤20——5.5～6.5電導率u s/cm≤2鐵PPb≤1.0Si o2 PH

二、鐵離子超標對生產的影響討論

1.對精制的系統的影響

(1)脫鹽水中的鐵離子超標，造成反應、濃縮系統丙烯酰胺溶液中鐵離子含量升高，當丙烯酰胺溶液進入精制塔，鈉型(Na+)陽離子樹脂(官能基為-SO3Na)進行離子交換除去溶液中的銅離子和NTPA時，丙烯酰胺溶液中的鐵離子也被離子交換樹脂吸附，從而降低了有效的離子交換，造成樹脂污染，導致產品中銅離子超標(指標值為≦100PPb)。

(2)精制塔離子交換樹脂再生時，使用大量脫鹽水(140噸)進行洗滌，此時脫鹽水中的鐵離子也會被離子交換樹脂吸附，造成樹脂污染。離子交換樹脂吸附的鐵離子很難在樹脂再生時除去，吸附鐵離子的樹脂容易發生氧化，樹脂性狀發生改變，離子交換能力下降。

(3)樹脂再生后，精制塔初期塔內溶液PH較低(5.3—5.5)，當丙烯酰胺溶液中鐵離子含量較高時，在低PH值和鐵離子存在的環境下容易引發丙烯酰胺溶液聚合，長時間容易在精制塔內生成膠狀的聚合物。

2.對催化劑系統的影響

(1)單質銅催化劑的制備原理：

催化劑制備所需的次磷酸鈉溶液和硫酸銅溶液配置時需要使用脫鹽水，脫鹽水中的鐵離子超標，會造成次磷酸鈉溶液和硫酸銅溶液中混入鐵離子，制備出的催化劑性狀發生改變，催化劑沉降速度快，活性降低。

(2)催化劑制備中經過脫鹽水6次洗滌，最終制備出的催化劑為4%-6%濃度的懸浮液，此時會將鐵離子引入催化劑系統，含有鐵離子的催化劑懸浮液最終進入反應系統，也會對反應系統造成影響。

(3)對反應、濃縮系統的影響：

本裝置使用脫鹽水和丙烯腈在銅催化劑的催化作用下，水合反應生成丙烯酰胺，脫鹽水作為原料之一進入反應器參與反應，脫鹽水中的鐵離子超標，將直接導致反應器內丙烯酰胺溶液的聚合傾向增大，從而導致反應、濃縮系統內低聚物增多。表現在：濃縮系統循環泵P-320及流程泵P-322的過濾器內聚合物增多，過濾器拆洗頻次增加。正常時，P-320過濾器每天拆洗3-4次，P-322過濾器每天拆洗1-2次，脫鹽水鐵離子超標后，P-320過濾器每天拆洗4-6次。

三、脫鹽水中氧對反應的影響

1.對催化劑的氧化

假如與氧接觸，一是反應器中銅催化劑與氧發生自由基反應，反應器中丙烯酰胺溶液會被該自由基引發聚合，生成聚合物，正常情況下控制反應器中的銅離子濃度小于10ppm。二是防止反應器內的單質銅催化劑被氧化，生成氧化銅，催化劑失去活性，降低反應的轉化率。所以使用的脫鹽水必須是除氧后的脫鹽水，裝置使用水環真空泵使脫鹽水塔形成負壓，以除去脫鹽水中的氧。

2.脫鹽水溫度的控制

裝置通過水環真空泵抽真空來對脫鹽水進行除氧，除氧塔絕對壓力值在4.0～6.0KPa。脫鹽水來水溫度高于30.0℃，將導致脫鹽水真空度顯示值高，除氧效果不好。脫鹽水來水溫度低于20.0℃，將造成脫鹽水真空度顯示值低，造成進入反應器的水溫度低，需要加熱。

四、PH的影響

脫鹽水的PH超標對反應系統會造成影響。PH值小于5.5時，反應液呈若酸性，導致反應器中反應液不穩定，有聚合的傾向，同時也會造成反應器內溶解銅含量升高，增大離子交換樹脂塔的負荷。脫鹽水PH值大于6.5時，不利于精制系統除銅。

五、本裝置采取的措施

1.加樣分析脫鹽水里的鐵離子的含量和PH值，跟蹤監測脫鹽水中鐵離子和PH值的變化。

2.加強脫鹽水除氧塔的水環真空泵的巡檢，維持脫鹽水除氧塔絕對壓力在4.0-6.0kpa，以達到良好的除氧效果。

3.注意觀察脫鹽水的溫度變化，通過換熱器和蒸汽加熱控制溫度在正常范圍內。

4.若出現超標現象，立即減少脫鹽水的用量，停止催化劑制備程序，精制塔再生延遲，制冷E-3532的冷卻用水由脫鹽水改為新鮮水冷卻。

5.可降低生產負荷，減少反應器用水量，但此項措施會降低產量，需取得分廠同意。