尼龙66盐水溶液储罐稳压保护系统的设计与优化

高先明 ， 华东旭 ， 代世磊

(河南神马尼龙化工有限责任公司 ， 河南 平顶山 467013)

近年来，随着人们节能环保意识的增强，化工生产中能源的消耗越来越受到人们的重视。尼龙66盐是合成锦纶帘子布的单体，室温下，干燥或溶液中的尼龙66盐比较稳定，但当温度>200 ℃时，会发生聚合反应。在50 ℃下易分解，与空气接触易氧化(故采用氮气进行保护)，在阳光照射下易降解，储存期不宜超过6个月。

公司采用水溶液法生产尼龙66盐，水溶液法是以水为溶剂，以等当量的己二胺和己二酸在水溶液中进行中和反应，得到尼龙66盐水溶液，成本相对较低，产品质量也比较稳定，还可以进行短距离运输，因此其在尼龙66盐的生产中占主导地位，而尼龙66盐的储存则是关键。

公司成盐装置以水为溶剂，反应采用二级成盐反应器，以等当量的己二胺和己二酸在水溶液中进行中和反应，制成尼龙66盐水溶液。通常采用经减压后的氮气直接进入一、二级成盐反应器及成盐储罐，再从反应器及罐的排气口排出，始终维持反应器及罐内微正压(通过氮气阀1、2、3控制压力)，氮气通过氮气外排管道始终处于排放的状态，氮气消耗量较大，年产10万t尼龙66盐的氮气消耗量为220 Nm3/h，且罐内压力波动也较大。 原尼龙66盐水溶液储罐气体保护系统如图1所示。

图1 原尼龙66盐水溶液储罐气体保护系统

1 存在的问题及解决思路

目前氮气保护系统能满足正常生产需求，但其氮气消耗量大，罐内压力不稳定，不利于产品的稳定生产。如出现氮气紧停等异常情况，因该系统氮气不停地排出，氮气储罐内缓存的少量氮气可维持时间极短，无法满足系统的保护需求。为降低氮气消耗，保证尼龙66盐反应器及储罐压力的稳定，保证产品的稳定生产，需设计一种新的尼龙66盐水溶液储罐稳压保护系统。

2 实施优化过程

2.1 设置氮气液封罐保护系统

在氮气管道上设置减压阀及压力表，减压阀压力设定为9.8XPa。在氮气管道的末端设置液封罐，液封罐设置溢流管道及补水管道，补水管道阀门保持微量开度以保证液封罐处于溢流状态。氮气管道内伸入液封罐溢流管以下Xmm(本装置的X一般为30 mm)，此时如氮气系统压力>9.8XPa，则氮气突破液封罐液封进入大气，如氮气的系统压力<9.8XPa，则氮气储罐内氮气通过减压阀控制进入氮封系统。

氮气液封罐的设置，大大降低了氮气的消耗量，保证了尼龙66盐反应器及储罐压力的稳定。即使出现氮气紧停等异常情况，因该氮气液封罐系统氮气用量较少，氮气储罐内缓存的氮气可维持较长时间，满足了系统的保护需求。但在生产过程中发现，氮气管道为碳钢管道，因腐蚀等原因，会污染氮气，被污染的氮气直接进入成盐系统，导致成盐产品不合格的发生。

2.2 设置氮气稳压保护系统

碳钢管道因腐蚀生锈导致氮气污染，从而导致成盐产品不合格现象发生。考虑在氮气管道进入成盐系统时增加过滤装置，使氮气得到净化过滤，保证尼龙盐产品的品质。

现设置氮气稳压保护系统(呼吸罐)，如图2所示。

图2 稳压保护系统(呼吸罐)

呼罐与吸罐均设置有补水管线，在进行使用时，打开补水管线阀门至吸罐和呼罐的溢流管线流出水，流出水后关闭补水阀。呼罐内液面高于B点时，液体溢流，故液面的高度即呼罐溢流管路最高点B点的高度，呼罐的液位降低至与B点高度一致时不再降低，保证了罐内液位的稳定(呼罐溢流管路最高点B点处有排气管路与大气相连，防止虹吸现象的发生，呼罐溢流管始端A点比罐内液面高度B点低即可)。在吸罐均压管线的作用下，吸罐液位降低至与F点高度一致后不再降低(在吸罐溢流管的虹吸作用下，F点至G点的液体高度会降至K点的水平位置，因F点处的压力作用，F点至G点的液体高度会继续下降Xmm(本装置的X一般为30 mm)，所以溢流管最低点G点至末端K点的垂直距离需大于氮封压力高度Xmm，以保证气体不会突破溢流管处的水封)，液位稳定。

由呼罐可知，因氮封管线伸入呼罐液面以下的深度为Xmm，故氮气稳压保护系统的压力(即氮封压力)为9.8XPa。设氮气补气管路伸入吸罐液面以下的长度为Ymm[本装置的Y一般为20 mm]，故减压阀的压力应设置为9.8(X+Y) Pa。此时当氮封压力<9.8XPa时，氮气经减压阀突破吸罐水封向氮封系统补充氮气。当氮封压力>9.8XPa时，氮气就会突破呼罐水封从罐顶排气管路排出系统，保持氮封压力稳定。

此稳压保护系统的设计使需氮封的设备压力维持在9.8XPa的稳定值，其只在需氮封设备的液位升降时自动进行排气或补气，使氮气消耗量大大降低(年产10万t尼龙66盐的氮气消耗量降低至40 Nm3/h)。吸罐和呼罐每周进行一次补水操作，水的消耗量也较低。且氮气补气管线经水封进行了过滤，保证了氮气的纯净度，保证了产品质量的稳定。

3 效果分析

尼龙66盐水溶液储罐稳压保护系统投入后，目前已稳定运转近两年时间。该保护系统通过仅增加罐、相应管道及现场仪表就实现了氮气单耗的大幅度降低。且该系统无动设备、无远传仪表、电气等相关设备，仅需每周进行一次补水即可(补充蒸发掉的水)，运行维护成本极低。在稳压保护系统投用前，年产10万t尼龙66盐的氮气消耗量为220 Nm3/h，本发明的稳压保护系统投用后，同样产能下，氮气消耗量为40 Nm3/h，降低了约180 Nm3/h，氮气消耗降低了81.8%，大大减少了氮气的使用。且通过水封对氮气进行了过滤，保证了产品质量。提高了公司尼龙66盐产品的竞争力。该尼龙66盐水溶液储罐稳压保护系统的成功使用为其它化工行业类似系统的设计与优化提供了成功经验。