辛醇异丁醛装置羰基合成降膜蒸发器操作优化探讨

摘 要：论述辛醇异丁醛装置高低压降膜蒸发器工作原理、影响因素、重要参数的操作等问题，针对生产实际探讨优化操作方法。

关键词：降膜蒸发器 操作优化 出口温度 温差 热水系统 尾流比

辛醇异丁醛装置羰基合成高低压降膜蒸发器在羰基合成系统中起着重要的作用，它通过蒸发的方法使蒸发溶液分离出丙烯、醛，并影响着铑催化剂的回收量、活性、寿命、进料和尾流比、反应器的液位和三苯基膦在溶液中的含量。该设备分别在0.7 MPa 、0.07MPa（设计值）和120℃～140℃、110℃～130℃下操作，是用热水加热的降膜式换热器。

辛醇异丁醛装置的高低压降膜蒸发器采用的是英国KPT公司的专利技术。

影响降膜蒸发器的主要因素有出口温度、温差、热水温度。了解并掌握降膜蒸发器的原理及操作，对保持铑催化剂的活性、系统的稳定生产和产品产量有十分重要的意义。

1 降膜蒸发器设备结构

高、低压降膜蒸发器是一个立式的列管换热器，顶部有一个液体和气体分布器，它可以确保液体均匀分布到每根管壁上，气体均匀分布到每根管的中心。管程为不锈钢，壳程为碳钢。物料走管程，热水走壳程。

降膜蒸发器要有良好、可靠的垂直度，在其上部的分布器和管板一定要水平，这样才能使液体分布均匀，否则会发生偏流，影响蒸发效果。所以安装后要严格检测，升温后还要检测一下分布器和管板是不是水平的。根据经验至少要50%负荷的量进入蒸发器，因为蒸发器的管板多少还是有点不平，50%负荷的进料量才能使蒸发器的物流基本均匀。

2降膜蒸发器影响因素分析及优化

（1）降膜蒸发器出口温度

高低压降膜式蒸发器的加热介质为间接热水，与工艺液体逆流。热水温度分别由TIC0706、TIC0703控制，高低压降膜蒸发器出口温度TIC501、TIC602的设计值分别是120℃～140℃、110℃-130℃，催化剂末期能达到140℃。高低压降膜蒸发器出口温度，通过调整热水温度来控制，以此来控制蒸出的醛产量与羰基合成反应生成的醛产量一致。

刚开车时降膜蒸发器出口温度控制依据是使2#羰基合成反应器下游的液相流量能在正常流量的25～30%之间，降膜蒸发器的操作温度不要太高，如果温度太高会把催化剂溶液中的丁醛大量脱除，情况严重时浓缩催化剂溶液会把铑催化剂循环泵堵死。

当蒸发器下游流量达到系统的设计能力时，必须再次提高降膜蒸发器的出口温度，这时降膜蒸发器的出口温度也不能太高，如果很高，并且持续时间很长，会使溶液中铑分子结链失活，降低催化剂活性，影响催化剂寿命，并且增加三苯基膦损失。

（2）温差控制

高低压降膜蒸发器上部温差等于高低压降膜蒸发器热水回水温度减去顶部进料的温度，必须小于30℃，高低压降膜蒸发器下部温差等于高低压降膜蒸发器热水进口温度减去高低压降膜蒸发器铑催化剂出口温度，必须小于15℃。温差大会导致溶液在管侧结核沸腾，同时引起铑金属在管壁内部的沉积。温差的控制主要通过调节热水的流量和温度来控制，调控方法：

①当热水温度不太高，高低压降膜蒸发器热水流量又很大很大时，热水温度约高低压降膜蒸发器铑催化剂出口温度。

②当底部温差小而顶部温差大时，提高高低压降膜蒸发器热水温度，降低高、低压降膜蒸发器热水流量。

③当底部温差大，顶部温差小时，应降低高低压降膜蒸发器热水温度，提高高低压降膜蒸发器热水流量。

（3）热水系统

热水系统用来供给高低压降膜蒸发器热量，需要1.2MPa蒸汽来加热热水，水温在催化剂的整个寿命过程中非常重要。当蒸发器的进料停止后，如果能尽快恢复的话，没有必要切断热水，但恢复开车时进入蒸发器的物料要充足。

（4）对重组分的影响

在羰基合成反应器中会产生少量的重组分，随着时间的推移，重组分含量会积聚增多，它随着丁醛浓度、溶液温度和含铁及碱性盐化合物浓度发生变化，要尽快除去重组分，就要相应调整降膜蒸发器温度，增加蒸发量。随着温度的提升，溶液中的重组分相应减少。

正常生产时，尾流比一般控制在3：1左右。在大修开车后一开始反应溶液中还没有重组分或很少，需要一段时间给反应溶液积聚重组分。经过三周或者一个月的时间，重组分达到一定的量，降膜蒸发器的传热量就有一定的变化，这时应及时调整热水系统的操作。而当反应降负荷后，醛产量减少，而反应器内重组分量不变，要保持反应器液位，反应器内重组分就不能过多地蒸发掉，因此低负荷时调控降膜蒸发器底温度，使进料和尾流比不要太大。

如果重组分在羰基合成反应器中形成高液位时，提高高低降膜蒸发器的出口温度至140℃，持续48小时，从羰基合成反应器中除去大量的重组分等副产品，但这是靠消耗催化剂的活性而实现的。

（5）降膜蒸发器对三苯基膦的影响

虽然三苯基膦TPP并不是易挥发性的物料，但其中有一小部分会在降膜蒸发器中蒸发掉。三苯基膦蒸发的量随着降膜蒸发器的操作温度增加而增加。因此限制蒸发出的粗醛中三苯基膦量少于40ppm，以减少三苯基膦的损失，使最后成为废液燃料的三苯基膦输送到下游工序的物流减到最小量。因为如果三苯基膦到了下游工序的辛烯醛蒸发器，作为一种毒剂，它会严重毒害加氢催化剂。

当降膜蒸发器温度增加时，就需要通过喷嘴将少量的粗醛喷入蒸发器收集槽，以减少降膜蒸发器中的三苯基膦在蒸发醛中的含量。但这部分的喷淋流量也不能太高，否则会引起降膜蒸发器的催化剂中汽提出的重组分冷凝，使得这些重组分循环到羰基合成反应器中，慢慢的便能聚集起来，使得尾流比下降。喷淋量控制按既能除去羰基合成反应器形成的重组分又能使三苯基膦损失减少到最低的原则调控。一般情况下，设定喷淋量为采出粗醛量的2%。

3 结论

降膜蒸发器出口温度及温差决定了其使用效果的好坏，也关系着铑催化剂的活性和回收量，如果反应器温度无异常的话，降膜蒸发器出口温度及温差出现异常，催化剂活性就在这里被一点点地消耗掉。另外，蒸发出的粗醛量、溶液中重组分和TPP等物质的含量是随着出口温度及喷淋量的变化而变化的，并影响着反应器的反应。

降膜蒸发器重要参数是：降膜蒸发器收集槽加的喷淋丁醛，温差、温度的控制，用尾流比可以控制反应器的液位，催化剂开车投用时尾流比可以是2：1，使用一段时间后为3：1。