丙烯酰胺的結晶動力控制系統改造

袁媛

（河北機電職業技術學院，河北 邢臺 054048）

丙烯酰胺的結晶動力控制系統改造

袁媛

（河北機電職業技術學院，河北 邢臺 054048）

文章對丙烯酰胺水溶液結晶過程中出現的問題進行了分析，探討了控制系統原理和改進后的實踐效果。

丙烯酰胺；結晶；熱動力控制

丙烯酰胺（簡稱AM）單體為無色透明片狀結晶，是一種用途廣泛的重要精細化工原料，以它為單體合成的產品不下百種，其中以聚丙烯酰胺用途最為廣泛。近年來，生物催化水合法新工藝的出現及丙烯酰胺應用范圍的擴大，使其產量有逐年增加的趨勢。催化水合法是丙烯腈與水在銅系催化劑的作用下，于70℃～120℃、0.4MPa壓力下進行的液相水合反應。CH2= CH-CN+H2O-→CH2=CHCONH2反應后濾去催化劑，回收未反應的丙烯腈，丙烯酰胺水溶液經濃縮、冷卻等工藝得到丙烯酰胺結晶。本文圍繞丙烯酰胺水溶液冷卻結晶工藝展開討論。

1　丙烯酰胺水溶液結晶過程中出現的問題

目前，丙烯酰胺水溶液結晶是生物催化水合法生產丙烯酰胺的關鍵操作步驟。在結晶過程中，要同時完成提純和造粒兩個目的，是連接上下流程的樞紐，對產品的收率和質量產生重要的影響。在丙烯酰胺生產結晶過程中存在很多問題，主要表現為以下幾個方面：第一，結晶釜傳熱慢，結晶時間較長；第二，結晶釜晶疤現象嚴重；第三，飽和度的波動較大，導致結晶過程中包裹體和異形晶體量增加，出現偽晶或溶晶，降低了晶體的質量和產量；第四，晶體析出完成后，通過料液泵至離心機，隨時間推移出現過載或料液過多流化干燥床結塊。

2　問題分析

鑒于以上幾個問題，作者對冷卻水溫度、溶液溫度、攪拌強度、出料速度進行精細的計算及實地測試，并且對數據進行歸類分析，綜合為以下幾個方面。

2.1結晶釜傳熱慢，結晶時間長

由于結晶釜內換熱裝置約束了換熱形式，在無法更改換熱形式的前提下，通過調整通過換熱裝置的冷卻鹽水量來控制結晶所需的時間。

2.2結晶釜晶疤現象嚴重

到了結晶溫度后析出晶體，由于冷卻壁同釜內溫差較大，容易附著在釜壁形成晶疤，造成換熱效率嚴重下降，而車間又進一步降低鹽水溫度，進而產生更厚的晶疤，嚴重地影響了結晶的產量。

2.3飽和度波動的影響

由于飽和度的波動較大，導致結晶過程中包裹體和異形晶體量增加，出現偽晶或溶晶，造成晶體質量的降低和產量下降。由于不同溫度下丙烯酰胺溶解度不同，在析出晶體的同時產生熱量，使溶液溫度上升，導致飽和度波動較大，并且，由于釜壁形成晶疤影響換熱效率，導致溶液溫度上升影響晶體的析出。

2.4出現過載或液料過多使流化干燥床結塊

晶體析出完成后，通過料液泵至離心機隨時間推移出現過載或液料過多，使流化干燥床結塊。由于出料時間較長，前期析出晶體少，后期析出晶體多，而卸料電機運轉速度恒定，導致前期結晶體經離心干燥后進入流化干燥床，因前期晶體少，而后期又超過流化干燥床單位干燥量，造成結塊淹床。

3　控制系統原理的建立

生產過程中，結晶部分控制系統可以編程控制器（PLC）為控制核心，觸摸屏（F940GOT）為人機界面，采用高性能變頻器驅動結晶釜攪拌電機及卸料電機，溫度傳感器與FX2N-2AD組成檢測單元。

生產運行時，通過對釜內溫度檢測模塊的檢測信號反饋給可編程控制器（FX2N-2AD），通過可編程控制器內部數據轉換及溫度控制區間（可由GOT設定），經輸出點組合對結晶釜拌槳電機變頻器進行多段速控制，并且，根據不同的溫度區域人為調整鹽水閥門開啟量，可以很好的控制釜內溶液降溫速度、晶體析出速度、晶體析出數量及減少釜壁晶疤現象；達到卸料溫度時通過可編程控制器（PLC）內部記時（記時可由GOT設定），分成幾個階段，經過輸出點組合對卸料電機變頻器進行多段速控制，可以很好的解決因卸料電機運轉速度恒定，導致前期料液體內含晶體少，而后期料液所含晶體量超過流化干燥床單位干燥量，造成結塊淹床的現象。

4　改進后的實踐效果

通過對控制系統的改進，有效的控制了結晶過程中的幾個困難點。經過對測量數據前后的對比，發現使用新的動力控制系統后，丙烯酰胺結晶率大大升高，系統耗時明顯減少，既降低了能源消耗，又降低了生產成本，且提高了經濟效益。同時，對部分崗位取消了定崗人員，減少了人員消耗。

［1]沈金玉，梅文斌.丙烯酰胺的結晶熱動力學［J］.精細化工，2004，19（4）：244-247.

［2]史鐵鈞，周亞斌，王華林，等.小本體聚丙烯及其接枝丙烯酰胺的非等溫結晶動力學［J］.化工學報，2005，56（11）：2240-2244.

The Transformation of Crystal Power Control System of Acrylamide

YUANYuan
（Hebei Institute of Machinery Electricity，Xingtai 054048，China）

This paper analyzes the problems occurred in the crystallization process ofacrylamide aqueous solution，and discusses the principle of the control systemand the practical effect ofthe improvement.

Acrylamide；Crystallization；Thermal control

TQ033

B

1674-8646（2015）07-0070-01