促进剂CBS装置工艺设计.pdf

促进剂C B S 装置工艺设计 陈珩炅 ( 中石化南京工程有限公司，江苏南京2 1 1 1 0 0 ) 摘要：在南化公司一南京化工厂资源优化重组项目C B S 促进剂装置的异地新建中，经设计改进。装置生产 能力由2 5k t a 提高到5 0k t a 。技术改造内容包括：放大氧化釜，采用真空抽取进行油水分离：厢式压滤 机取代打浆吸滤器和潮品吸滤器；一台蒸馏回收塔改为水相、油相分开蒸馏；改进流化床干燥系统。提高流 化效果。减少粉尘扩散，提高生产自动化程度。 关键词：促进剂；C B S ；N 一环己基一2 一苯并噻唑次磺酰胺：改造 A b s t r a c t ：I nt h i sp a p e r ，a ni m p r o v e dp r o c e s sd e s i g no fp r o d u c i n ga c c e l e r a t o rC B Sf o rt h eN a n j i n gC h e m i c a l I n d u s t r y L i m i t e dC o m p a n y N a n j i n gI n d u s t r yC h e m i c a lF a c t o r yr e c o m b i n i n gp r o g r a mi s i n t r o d u c e d B y d e v e l o p i n gt h ep r o c e s sd e s i g n t h et h r o u g h p u tw o u l db ei m p r o v e df r o m2 5 k t at o5 0k t a n em a i nc o n t e n t o ft h ei m p r o v e dp r o c e s si n v o l v e s ：e n l a r g i n gt h eo x i d a t i o nr e a c t o r sa n de x t r a c t i n go i lf r o mo i l - w a t e rm i x t u r e w i t hv a c u u m ；s e l e c t i n gn e wb o xe x t r u s i o nf i l t e r si n s t e a do fp a s t yf i l t e r sa n dm o i s tf i l t e r s ；s e l e c t i n gaw a t e r - s o l u b i l i t yd i s t i l l a t i o np a d d i n gc o l u m na n dao i l - s o l u b i l i t yp a d d i n gd i s t i l l a t i o nc o l u m n ；i m p r o v i n gf l u i d i z e db e d d r y i n gs y s t e m ，w h i c h c a ne n h a n c ee f f e c t so ff l u i d i z i n g ，p r e v e n tp o w d e rf r o m d i f f u s i n ga n de n h a n c e t h e a u t o m a t i z a t i o nd e g r e e K e yw o r d s ：a c c e l e r a t o r ；C B S ；N - c y c l o h e x y - 2 - b e n z o t h i a z o l e s u l ；r e n o v a t i o n 0 引言 硫化促进剂C B S 的化学名为N 一环己基一2 一苯 并噻唑次磺酰胺，分子式C 。3 H 。6 N 2 s 2 ，是一种应用广 泛的橡胶硫化促进剂，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶 管、胶带、电缆等工业制品。 生产C B S 通常采用促进剂Mf 2 一硫醇基苯骈 噻唑1 与环己胺反应，氧化剂用次氯酸钠、双氧水或 氧气。生产方法有四种：次氯酸钠氧化法、双氧水 氧化法、无氧化剂合成法和氧气氧化法。双氧水法 生产成本高。氧气法的安全性无法保证，无氧化剂 合成法辅料消耗多，工艺过程复杂，废气废液难处 理。而次氯酸钠氧化法有工艺简单、成熟，操作稳 定、对设备要求低、转化率高等优点。目前国内一 般采用次氯酸钠氧化工艺。综合考虑。在南化公 司一南京化工厂资源优化重组项目中以粗M 为原 料。采用次氯酸钠法工艺，异地新建一套C B S 生产 装置，设计能力由2 5k t a 提高到5 0k t a ，其中粉 状干燥一条线，设计能力2 0k t a 粒状干燥两条 线，设计能力各2 0k t a 。 1反应原理及原生产工艺 1 1 反应合成原理 3 0 条件下粗M 与过量环已胺成盐形成环 己胺络合盐M B T 在搅拌下均匀滴加次氯酸钠得 到C B S 。化学反应式： 驭吲娜。翌 2 0 柏叶旧 1 2 原促进剂C B S 生产工艺 原C B S 生产装置采用间歇法生产，由氧化、打 浆吸滤、潮品吸滤、蒸馏回收、粉状干燥、粒状干燥 等步骤组成。其生产工艺见图l 。 粗M 和环己胺反应生成环己胺络合盐M B T _ 童材型垡幽 一2 3 万方数据 在氧化釜中与N a C l 0 3 0o C 反应生成粗品C B S 。 C B S 经打浆吸滤器固液分离经1 0 环己胺打浆 洗涤，除有机杂质，经工艺水三次洗涤，除无机盐。 滤液进入母液罐。C B S 送至潮品吸滤器，进行真空 吸滤分离。潮品C B S 去干燥。母液经蒸馏釜分馏、 冷凝、冷却回收环己胺。送罐贮存。蒸馏废液做废水 排放。 图1 原C B S 生产工艺 潮品C B S ，人工挖出，小车运至粉状干燥系统。 干燥系统有两段空气预热器热空气由干燥管底部 进入，形成向上的干燥气流。在高速热气流的冲击 和带动下。干燥物料。干燥尾气经布袋除尘器去烟 囱排空。物料在系统中经一段干燥管、二段干燥器 干燥，旋风收尘器收集，卸料阀放料，经旋振筛对 C B S 进行筛分人工包装送至成品库。 潮品C B S 挖至人捏合机。加水和添加剂捏合， 捏合后放料至小车，送至挤压造粒机造粒成型，进 人流化干燥床，干燥后的物料经振动筛分离、包装。 尾气经布袋除尘器去烟囱排空。 2 新建促进剂C B S 生产工艺 异地新建的促进剂C B S 生产能力为5 0k t ，a 。 通过设计改进将原有2 5k t a 促进剂C B S 扩大为 5 0k t a ，其生产工艺见图2 。 2 1 放大氧化釜 原装置有6 台氧化釜同时生产周期为8h ， ( 台批) ，生产能力4 1 7t ( a 台) 。由于C B S 的氧化 2 4 反应周期在工艺上还难以进一步缩短若将装置的 生产能力扩大到5 0k t a 。最简单、有效的办法是增 加氧化反应器的换热面积和罐容。原氧化釜4i n ， 夹套换热面积9m 2 ；三层桨叶搅拌，搅拌效果不理 想，电机功率7 5k W ；仅一个次氯酸钠进口，滴加 分布不均匀导致局部过氧化。 上层油相 图2 新建C B S 生产工艺 经计算，新设计维持6 台氧化釜；容积增至1 8m ，； 夹套换热面积2 0m z ；为保证反应温度稳定。增加 内管进出水口各4 个，可换热面积1 0m z ：搅拌桨采 用两层折叶开启涡轮。一层弯叶开启涡轮形式搅 拌接触面积增大，效果更好，电机功率需1 8 5k W ； 次氯酸钠采用多点滴加。管E l 对称布置滴加分布 更均匀：同时采用真空抽取上层油相进行油水分 离，分开洗涤。减少洗涤强度。核算结果表明，增大 氧化釜后可有效提高产量。 2 2 采用厢式压滤机 原打浆、潮品吸滤器为半敞开式，母液中未反 应的环己胺大量挥发。严重污染生产环境。为确保 洗涤效果。洗涤水用量大，致母液产生量过大。加大 了蒸馏系统的处理负荷。扩能后原一台蒸馏塔能力 远远不够要增加到4 台才能满足生产，且是间歇 操作，劳动强度过大，油水混合，清理油渣时费时费 力。用水量和废水量也很大。 改进后，采用厢式压滤机取代打浆、潮品吸滤 _ 孟孟材垫垡幽 万方数据 器避免环己胺的挥发损耗。且强制过滤分离效果 更好。经计算需3 台，每台过滤面积2 8 0m 2 。选用蒸 馏塔2 台分别蒸馏水相母液和油相母液中的环己 胺，水相采取连续蒸馏，油相间歇蒸馏，用废罐清理 油相釜底废油。改造后显著改善操作环境。油水分 开处理，水相蒸馏可提高生产连续性降低劳动强 度减少用水和废水排放，并提高环己胺的质量。 2 3 改进干燥系统 粒状干燥原流化床尺寸为7 5r e x l 2m 床体 过宽。致激振力分布不均，且易造成热空气短路。 热效率低，局部积料，受热不均，局部物料焦化或 水分无法移出达不到流化效果。原尾气收尘系统 较简陋粉尘扩散严重。故改进粒状干燥系统及尾 气收尘。 2 3 1 干燥系统组成及流程 粒状干燥工段由挤压造粒机、振动流化床干 燥机、给热风机、给冷风机、引风机、预热器、旋风 除尘器、造粒布袋除尘器、自动包装机、组式旋风 除尘器、系统袋式除尘器和尾气烟囱等组成。粒状 干燥流程见图3 。 1 - 1 黼I A 2 2 a i 垂3 - 3 t I 霉A4 - 1 茇风辊A5 2 麓风挺A 8 一流也j l A9 - 挤压j 龟柱辊A1 0 试蝇气麓凤女暑A1 1 一遣鞋布囊I 善A I A 1 2 一“风扭 1 5 _ 粗状c B S 自品斗 1 6 一靛毓c B S 自魏翘 1 7 一女l 髓姝1 8 一媳C B 诺1 9 一辅机 2 2 一暑尾气凤瓠 图3 粒状干燥流程 _ i 盎材墅垡幽 7 - 4 鼓风舭 1 4 一鞋 I 盅g 主动藿魏 2 卜I 嵬袅媾生l 一2 5 一 拳； 舭 账蚺0 娥酣嘲理 扣俘n 万方数据 2 3 2 设备选型 ( 1 ) 流化床选型 尺寸：经计算需6m 2 左右的干燥面积，因流化 床不宜过宽选用T G Z Z 7 5 x 9 0 L 振动流化床干燥 机一台尺寸7 5m 0 9m 。 框架结构：目前国产振动流化床几乎都是箱式 结构，中小型床采用可以，但大型床采用会出现问 题，如振槽刚度和强度不足。易开焊、断裂，对地基 动载荷冲击大。新工艺采用框架结构，振槽质量减 少动负荷减少。框架结构由于刚性强度好，不会出 现箱式结构运行过程中易产生偏振的现象。从效果 看，这种结构优势明显。上盖采用独立支撑，不参 振，可减少振动电机负荷，降低能耗。 筛板：流化床筛板的床面开孔率、孔径、孔形， 直接影响干燥效果。结合C B S 特性，在干燥段采用 4 开孔率开2 5m m 的孔。经改进在整个干燥过 程中达到了最佳沸腾干燥效果。 分室操作：在干燥过程中，物料含水率、粒重、 床层厚度沿床面方向逐渐减少筛板开孔率及所需 风量、风压也是相应变化的。采用分室操作可调整 各分室的风量、分压。设备分三个腔，前段为干燥 室，长7 5m ，为预干燥和干燥段，配1 3 # 鼓风机； 后段为冷却室，长1 5m 。配4 # 鼓风机。 ( 2 ) 风机 经计算，干燥段。风量Q 风= 1 05 0 0m 弧；冷却 段。风量Q 风= 21 0 5m 弧。 选用风机计算参数见表1 。 表1 选用风机计算参数 ( 3 ) 除尘器 原除尘器效率不高除尘后废气中含料粉量较 - 2 6 - 大操作环境差。当废气经过风机时，料粉会沾粘在 风机的转子上造成转子动平衡破坏，产生强烈振 动烧坏电机。地基也受到破坏。改进的干燥系统采 用组式旋风除尘器具有除尘效率高、结构简单、效 果好等特点。为提高产品回收率，同时尾气能达标 排放在旋风除尘器后增加一个布袋除尘器。旋风 除尘器中不合格粒料收集到破碎机继续破碎合格 料送至成品包装处除尘尾气与包装附近尾气进袋 式除尘器进一步收尘。改善生产环境。 ( 4 ) 改进后。在干燥工段，大量使用皮带机和螺 旋输送机输送C B S 物料大大提高自动化程度，节 约劳动力。 3 结论 ( 1 ) 放大氧化釜。可使装置的生产能力由2 5k t a 提高到5 0k t a ，改进氧化釜结构，可使反应更充 分。采用真空抽取进行油水分离，减少洗涤强度。 ( 2 ) 用厢式压滤机取代打浆吸滤器和潮品吸滤 器。强制过滤分离效果更好，且避免环己胺的挥发 损耗，改善生产环境；一台蒸馏回收塔改为水相和 油相分开蒸馏。显著改善操作环境，提高生产的连 续性，降低劳动强度，减少用水量和废水排放，并提 高环己胺的质量