丙烯酰胺装置精制塔国产树脂使用问题分析及解决方案探讨

摘要：丙烯酰胺装置精制塔一直使用的是日本生产的PK-208型阳离子树脂，鉴于PK-208树脂已经停产，因此使用杭州争光树脂厂生产的ZGC151强酸型阳离子国产树脂代替进口PK-208树脂。在2007年6月、8月，丙烯酰胺装置相继对D-324A/B 两台精制塔的树脂进行了更换，经过6个月的运行，国产树脂在使用中出现了精制塔出口溶液PH低的现象，且在08年3月份出现2次精制塔聚合的事件，本文针对这些问题进行了细致的分析，并通过试验的方法总结出精制塔树脂国产化使用方案。

关键词：精制塔 离子交换树脂 国产化 使用问题分析

前 言

5万吨/年丙烯酰胺装置是世界上最大的丙烯酰胺生产装置。该装置全套引进日本三菱化学公司设备、技术，于1995年8月投产。装置以丙烯腈、水为原料，在装置自产铜催化剂作用下水合生产丙烯酰胺。装置主要有水合、浓缩、丙烯腈气提、精制、丙烯腈-水回收、催化剂等系统，精制系统处理从反应器出来经过提浓后的丙烯酰胺溶液。D-324使用阳离子交换树脂，除铜和NTPA等杂质。除铜后的丙烯酰胺溶液PH值下降，需控制PH值在6-7范围内，如果PH低需加入氢氧化钠溶液调节PH值。精制塔共有两个，一个运行一个备用。精制塔离子交换树脂使用盐酸和氯化钠溶液进行再生。

丙烯酰胺装置精制塔使用的离子交换树脂一直是日本生产的PK-208型树脂，此树脂使用时间已经达到1000天，树脂已经有部分破损，且在进行再生后有一部分树脂无法进行再生。

国产树脂的使用报告

第一节 精制塔更换国产树脂方案

2007年6月25日丙烯酰胺装置开始对精制塔D-324B检修，

第二节 国产树脂运行分析

由分析数据可见，7月1日至7月7日D-324B运行期间，精制塔出口溶液中铜离子含量、NTPA含量及甲醇溶解性均符合工艺卡片指标要求，D-324B国产树脂对铜离子的去除率达到99.18%，达到了生产的工艺要求。7月7日D-324B再生后，国产树脂外观颜色正常，无破损。精制塔B塔与A塔出口溶液PH、铜离子含量以及NTPA含量都基本接近，证明国产树脂与进口树脂的使用效果基本相同，符合工艺要求。

国产树脂出口溶液中铜离子含量在21～37PPb，符合工艺卡片控制指标，在树脂运行周期末期即7月6日、7日，出口溶液中铜离子含量有所升高，国产树脂除铜能力略有下降。

国产树脂经过9个月的运行出现了一些问题，最主要的问题：一是精制塔出口溶液PH在树脂一个运行周期（7天）的初期和末期，发生PH偏低的情况。尤其是在树脂再生完毕后的使用初期，精制塔出口溶液在线PH计PHC323显示溶液PH最低达到4.34。二是在08年3月两台精制塔相继发生了聚合事件，精制塔出入口温差增大，精制塔内出现大量聚合物，塔内溶液有聚合倾向。两次聚合事件都发生在精制塔树脂再生后的运行初期。

第一节 精制塔聚合的原因分析

继08年3月2日精制塔D-324B发生聚合事件后，3月30日精制塔D-324A又发生聚合。精制塔在一个月内发生2次聚合事件，是有必然的因素存在的，经仔细研究细致分析，认为以下因素是导致精制塔聚合的主要原因：

精制塔内壁涂层破损，有金属在丙烯酰胺溶液中，引发溶液聚合。经对精制塔卸出树脂检查后发现，精制塔人孔处有多处涂层破损，有金属。

发生的两次精制塔聚合，都是发生在D-324切换后的运行初期，聚合是否与精制塔内的离子交换树脂有关？国产树脂经过9个月的运行，从使用经验来看国产树脂在使用初期（每次再生后）会发生D-324出口溶液PH值偏低的情况，车间一直采取的

综上所述，精制塔发生聚合的主要原因是：一是精制塔内壁涂层发生多处破损，有金属，引发聚合；二是精制塔切换初期国产树脂出口溶液PH偏低，引发聚合。

第二节 精制塔出口溶液PH低的原因分析

精制塔出口溶液PH偏低是导致塔内溶液聚合的一个重要因素，且这个因素是发生在国产树脂再生后的运行初期，那么问题应该是出在国产树脂再生阶段。

丙烯酰胺装置精制系统采用两个装填有离子交换树脂的塔，其中一个运行另一个备用。因树脂使用5～7天后性能下降，为保证连续生产，要切换精制塔。精制塔使用的ZGC151离子交换树脂属于大孔强酸性苯乙烯系的阳离子交换树脂。分子结构简式如下：

该树脂的氢型具有极强的酸性。在低浓度溶液中，对金属阳离子的亲合力随离子价升高而增强。

国产树脂使用的再生剂为盐酸溶液和氯化钠溶液，先使用浓度7.30%的盐酸溶液再生，将用浓度5.85%的氯化钠溶液再生一次。

国产树脂再生后运行初期出现出口溶液PH偏低的现象，很有可能是氯化钠再生不完全，有部分树脂还是氢型阳离子树脂，树脂中的氢离子与丙烯酰胺溶液中的铜离子进行交换后，氢离子进入丙烯酰胺溶液中，使得精制塔出口溶液PH降低。再生后的树脂与10%浓度的氯化钠溶液进行离子交换后，浸泡树脂的溶液PH明显降低，电导升高。

总 结

大孔强酸型阳离子树脂是一种较难再生的树脂，再生剂的用量影响树脂的再生效果。精制塔树脂进行国产化时， ZGC151树脂厂家并未提供树脂再生时的再生剂用量数据，我装置进行国产树脂再生时的再生剂用量沿用进口PK-208树脂的再生数据。以上试验只是定性的分析出目前国产树脂再生剂用量少于离子交换时的需求量，但国产树脂每次再生时到底需要消耗多少盐酸和氯化钠溶液，还需要进行具体的定量分析。

参考文献

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3. 王广珠，江德良，崔桓芳. 离子交换树脂使用与诊断技术. 化学工业出版社. 2005，10