(四川禾浦化工有限责任公司,四川 成都610301)
[中图分类号] TQ 226.6[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2012)
0 引 言
羟基乙腈(分子式 HOCH2CN),又名乙醇腈、甲醛氰醇[1],是无色至浅黄色液体,剧毒,在敞开的容器中能挥发出含HCN的混合气体,能溶解一些金属生成络合物,可溶于乙醇、乙醚,其在化工、染料、医药、农药、选矿等领域应用非常广泛。由于分子中有—OH 和—CN 2个基团[2],所以羟基乙腈的化学性质十分活泼,温度变化或酸碱性变化极易引起聚合等副反应,其在酸性或碱性介质中会先后发生水解、缩合、酯化等反应,生成羟基乙酸(乙醇酸)、亚氨基二乙腈、丝氨酸、甘氨酸、双甘膦、草甘膦等多种衍生物。我公司的2套连续法30 kt/a羟基乙腈装置生产的羟基乙腈主要作为我公司40 kt/a亚氨基二乙腈装置的中间原料,装置于2009年投产。在羟基乙腈装置多次的开停车过程中都发现有黑色、白色、褐色等不同聚合物出现,影响到装置的运行,严重时甚至直接影响到成品的浓度和颜色。通过分析聚合物产生的原因并采取相关措施,有效地控制了聚合物的产生量,使装置正常运行,避免了事故的扩大。
1 生产工艺
羟基乙腈的制备方法主要有乙腈氧化法和氢氰酸羟甲基化法。我公司采用的是氢氰酸羟甲基化法生产工艺,即液体甲醛和一定浓度HCN气体在适当的酸碱性环境下,在常压设备中直接进行加成反应生成羟基乙腈,反应方程式为:
由于该反应是放热反应,为避免温度升高使生成的羟基乙腈发生副反应,因此需要将反应热不断地移出。生产中通过内置的冷却盘管或外置的冷却器进行热量交换,向冷却盘管或冷却器壳程内通入循环水或冷冻水,通过控制冷却水或冷冻水的量来维持温和的反应温度。
在反应过程中,反应温度控制在15~22 ℃,pH控制在4.0~7.0。为保证反应均匀进行,整个反应过程要求液相保持一定的流动性。在反应中取样分析,若反应液中甲醛质量浓度<5 g/L,则达到反应终点,立即将反应液调整至酸性,并将其送至成品罐进行低温储存;如果没有达到反应终点,重新进行反应,重新反应的过程中可适当补加甲醛。
目前工业化装置分为间歇法和连续法2种工艺。我公司采用连续法工艺:原料氢氰酸和甲醛以双滴加的方式进料,通过气液并流吸收反应连续生产羟基乙腈。连续反应器中气相HCN的加入是连续的,液相(甲醛和羟基乙腈的混合液)通过循环泵被循环注入反应器吸收HCN,反应到达终点后被立即转移出反应器,从液相出料方式看是间歇性的,但宏观上的工艺生产过程以及气相和液相的进料方式都是连续进行的。
2 聚合物产生的原因
2.1 原料质量
(1)HCN
我公司使用的HCN是采用氨氧化法制得的,因此HCN中含有少量的气氨和天然气。在羟基乙腈的生产中,天然气不会引起化学副反应的发生,但氨和甲醛会反应生成乌洛托品(六亚甲基四胺)。在羟基乙腈的生产条件下,乌洛托品不能自行分解或分离,白色的乌洛托品悬浮在羟基乙腈溶液中,导致羟基乙腈产品质量下降,并引起下一生产工序的副反应增多。
(2)甲醛
我公司生产所用的甲醛为自产甲醛。由于甲醛装置并没有长周期运行,加之操作经验不足,因此甲醛成品的质量波动较大,甲醛中甲醇含量时有超标,在贮存过程中因经验不足也多次产生了聚甲醛。在羟基乙腈生产条件下,聚甲醛不能有效去除,影响羟基乙腈产品质量,并引起下一生产工序的副反应增多。聚甲醛过多将会引起循环泵工作不正常或跳停,循环泵停运后会导致停留在管道中未流动的羟基乙腈发生聚合反应,使管内温度急剧上升,生成的褐色或