環己醇水合催化劑大型電磁閥耐磨蝕技術應用

劉國良

(平頂山市神馬萬里化工股份有限公司，河南平頂山 467000)

0 前言

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司是我國環己醇生產的骨干企業，環己醇裝置是河南神馬尼龍化工公司成套引進國外技術和設備的核心裝置之一，經過多年來的國產化技術改造和工藝水平的提升，生產能力由最初設計的2.7萬t/a提高到了5萬t/a，形成了以工業用環己醇為主導產品，環己烷、環己烯等中間產品為輔的完整產業鏈條。隨著國內尼龍化工行業的快速發展，作為原材料的環己醇生產企業數量和產能也在逐年遞增，但水合催化劑再生系統設備使用過程中的種種問題依然是困擾企業長周期運行的關鍵技術難題;因此，對引進的水合催化劑再生系統設備和技術進行更新和完善，已成為維持企業可持續發展的必然選擇。

1 存在的問題

環己醇生產中的水合反應催化劑是結晶型硅鋁酸鹽，其理化特性為含微晶顆粒的酸性液體。在使用過程中，堿性物質、金屬離子、脫鋁以及有機物的積累等因素會導致水合催化劑中毒，為保證水合反應的順利進行，水合催化劑的再生裝置系統是環己醇生產關鍵環節。由于水合催化劑的酸腐蝕性和微小結晶體的磨損性，加上漿料的長期沖刷，造成了再生系統中的大型電磁閥經常引起泄漏和磨損，維修次數多達14次/a，單次維修費用3萬元，嚴重影響了水合催化劑再生系統的正常運行和環己醇裝置的產能。

2 電磁閥氣動管路

電磁閥氣動管路見圖1。

圖1 電磁閥氣動管路圖

水合催化劑再生系統分為 B/D、M/U、O/S、HPO、W/W、T/R五個階段，電磁閥使用過程中，在W/W階段為開啟狀態，其他階段為關閉狀態;工藝裝置采用TDC3000程序集散控制系統，分為中央控制室和現場儀表，由計算機根據在線數據自動進行水合催化劑再生工藝操作，并按程序對電磁閥狀態進行切換。

3 技術改造方案

3.1 技術原理

大型電磁閥閥體與閥座之間是由螺栓和螺母固定的剛性連接形式，在閥內有密閉的腔，不同位置上開有油孔，每個孔連接不同的油管，腔的中間部位是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關閉不同的排油孔，液壓油就會進入不同的排油管，以推動油缸的活塞帶動活塞桿控制閥芯的開閉。由于電磁閥頻繁的運行和開閉時的振動，使剛性連接部位和閥芯機械密封處產生松動泄漏，加上水合催化劑的酸腐蝕性和微小結晶體的磨損性，導致大型電磁閥損壞。在電磁閥閥體與閥座之間采用軟密封連接方式，能夠緩沖或削減振動產生的影響;把密致性防腐蝕材料用于電磁閥閥芯的密封填充料，將機械密封方式改為填充式密封，可以避免電磁閥芯密封處催化劑泄漏引起的腐蝕和磨損。

3.2 技改方案

①用增加軟密封閥座的方法，緩解電磁閥與閥座之間的剛性接觸強度，以減輕電磁閥頻繁運行和開閉時的振動影響。②利用聚四氟乙烯材料的抗腐蝕性和作為填料的密致性，把原電磁閥閥芯的機械密封改為聚四氟乙烯填充式密封，以提高電磁閥的密封性和耐磨蝕性。③電磁閥技改配置。位號，A-XV-651-2;安裝位置，MH P651 TO F602;管線尺寸，4";管線種類，B50S;流體名稱，水合催化劑MH;液體黏度，2.6 mPa·s;相對密度，1.143;儀表類型，V形球閥;流量特性，ON-OFF;閥體尺寸×閥芯尺寸，4"×4";流向，MFR Standard;連接方式，Flanged;連接等級，ANSI 150#RF;閥體材質，A351.CF8M;閥芯材質，316SS;硬密封，Stellite;無氣源狀態，Close;密封等級，Class-V;機械設計壓力，0.45 MPa(g);機械設計溫度，130℃;執行機構，Cylinder;備注，AG13S WA21-32BT。

表1 電磁閥配置技術規格

3.3 技術指標

在保障水合催化劑再生性能的前提下，將電磁閥閥座的硬密封改為軟密封，閥芯機械密封改為聚四氟乙烯填充式密封后，維修頻次由一次26 d延長至90 d。

4 效果對比

4.1 運行狀況

改造后的電磁閥，維修次數已由原來的14次/a降低至4次/a，單次維修費用由改造前的3萬元/次降低至0.41萬元/次，解決了電磁閥維修頻次高、耗時長、費用貴、水合催化劑泄漏損失等問題，達到周期長運行和增效節支的目的。

4.2 經濟效益

①每次電磁閥維修時，都會造成水合催化劑再生系統停車，導致催化劑流失，質量約200 kg;按每年14次計，總量2.8 t，損失幾十萬元。②技改前電磁閥返回廠家維修的時間需要40～50 d，技改后一天內就可以完全修復，大大縮短了檢修周期，減小了對水合催化劑再生系統運行的影響，每年節省維修費、運輸費等十幾萬元。③每檢修1次電磁閥，造成水合催化劑再生裝置停車3～5 d，使再生催化劑數量減少，導致環己醇產量下降，直接經濟損失35萬元;技術改造后每年維修次數減少了10次，增加經濟效益350萬元。

5 結語

通過對環己醇水合催化劑再生裝置大型電磁閥的國產化技術改造，在保障水合催化劑再生性能的前提下，將電磁閥閥座的硬密封改為軟密封，把閥芯機械密封改為聚四氟乙烯填充式密封，解決了電磁閥維修頻次高、耗時長、費用貴、水合催化劑泄漏損失等問題，在國內同行業中屬于首創，達到長周期運行和增效節支的目的，增強了企業的市場競爭力，取得了顯著的經濟效益和社會效益，同時也為推動環己醇行業的技術進步做出了成功的嘗試。