CO產(chǎn)品氣干燥裝置在TDI生產(chǎn)中的應(yīng)用

張建民 蘭雁永 沈 莉(滄州大化集團(tuán)TDI有限責(zé)任公司 河北滄州061000)

1 存在的問(wèn)題

滄州大化集團(tuán)TDI有限責(zé)任公司凈化裝置產(chǎn)品CO的露點(diǎn)約為-30 ℃，而CO產(chǎn)品氣露點(diǎn)升高會(huì)對(duì)后系統(tǒng)光化合成裝置造成危害。CO露點(diǎn)升高，輸送到光氣合成裝置的CO氣體中水含量較高，含水的CO在光氣合成裝置與氯氣混合后，在進(jìn)入光氣合成反應(yīng)器前的管道內(nèi)，氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸和鹽酸，鹽酸與管道中的鐵反應(yīng)生成氯化鐵，對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕，氯化鐵生成量增加后還會(huì)堵塞光氣合成反應(yīng)器的進(jìn)料管線(xiàn)。

近年來(lái)表現(xiàn)出的具體危害主要有：①腐蝕容易造成管線(xiàn)閥門(mén)出現(xiàn)漏點(diǎn)，氯氣、光氣或CO外漏危及人身安全；②氯化鐵堵塞進(jìn)料管線(xiàn)，造成光氣合成裝置進(jìn)料困難，引起光氣合成裝置停車(chē)；③氯化鐵進(jìn)入光氣合成反應(yīng)器后，造成催化劑活性下降，催化劑使用壽命縮短；④光氣合成裝置混合三通處CO噴嘴腐蝕速度過(guò)快，使用壽命不能達(dá)到1個(gè)檢修周期(1年)。為了保障光氣合成裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行，在CO壓縮機(jī)后新增1套由北京北大先鋒科技有限公司建設(shè)的CO產(chǎn)品氣干燥裝置，將產(chǎn)品CO的露點(diǎn)降至-60 ℃以下。

2 變溫吸附原理

變溫吸附利用吸附劑的平衡吸附量隨溫度升高而降低的特性，采用常溫吸附、升溫脫附的操作方法，采用溫度升降的循環(huán)操作，使低溫下被吸附的強(qiáng)吸附組分在高溫下得以脫附，從而使吸附劑得到再生，經(jīng)冷卻后再在低溫下吸附強(qiáng)吸附組分。

變溫吸附用于常壓氣體和空氣的減濕，以及空氣中溶劑蒸氣的回收，尤其適合在常溫狀態(tài)下強(qiáng)吸附組分不能良好解吸介質(zhì)的分離等。如果吸附介質(zhì)是水，可用熱氣體加熱吸附劑進(jìn)行脫附；如果吸附介質(zhì)是有機(jī)溶劑，吸附量高時(shí)，可用水蒸氣加熱脫附后冷凝回收；吸附量低時(shí)，則用熱空氣脫附后隨之帶出，或經(jīng)二次吸附后回收。

3 CO產(chǎn)品氣干燥裝置特點(diǎn)及工藝流程

CO產(chǎn)品氣干燥裝置特點(diǎn)：①運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)產(chǎn)品CO氣體損失，無(wú)任何廢氣產(chǎn)生；②分離出的冷凝水可補(bǔ)充至循環(huán)水系統(tǒng)，生產(chǎn)中無(wú)三廢產(chǎn)生；③全套裝置不需要?jiǎng)釉O(shè)備，維護(hù)簡(jiǎn)單。

CO產(chǎn)品氣干燥裝置工藝流程見(jiàn)圖1。變溫吸附工序中有2臺(tái)變溫吸附塔(1#和2#)和1臺(tái)變溫預(yù)吸附塔，變溫吸附塔進(jìn)氣端有 2只四通球閥(1#和2#)、出氣端有1只 3#四通球閥。變溫吸附的吸附和再生在同一壓力下進(jìn)行，在任意時(shí)刻都有1臺(tái)吸附塔進(jìn)行吸附脫水，1臺(tái)吸附塔進(jìn)行加熱再生，另1臺(tái)吸附塔進(jìn)行加熱后冷卻。吸附脫水后的CO產(chǎn)品氣進(jìn)入CO球罐?，F(xiàn)以1#變溫吸附塔為例對(duì)變溫吸附各操作步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

圖1 CO產(chǎn)品氣干燥裝置工藝流程

3.1 吸附

CO壓縮機(jī)來(lái)的CO產(chǎn)品氣通過(guò)1#調(diào)節(jié)閥與再生氣匯集后經(jīng)過(guò)2#四通球閥進(jìn)入1#變溫吸附塔，CO產(chǎn)品氣中的水被吸附下來(lái)；經(jīng)過(guò)干燥的CO產(chǎn)品氣經(jīng)3#四通球閥進(jìn)入CO球罐。達(dá)到設(shè)定的操作時(shí)間后，1#變溫吸附塔停止吸附，轉(zhuǎn)入再生步驟。

3.2 加熱再生

CO壓縮機(jī)來(lái)的CO產(chǎn)品氣通過(guò)流量計(jì)、1#四通球閥進(jìn)入變溫預(yù)吸附塔， CO產(chǎn)品氣中的水被吸附下來(lái)；從變溫預(yù)吸附塔流出的CO產(chǎn)品氣經(jīng)加熱器加熱至160 ℃左右后，由3#四通球閥進(jìn)入到1#變溫吸附塔中，加熱1#變溫吸附塔中的吸附劑；從1#變溫吸附塔中流出的氣體依次通過(guò)2#和1#四通球閥，進(jìn)入冷卻器冷卻至40 ℃以下后，再經(jīng)氣水分離器將其中的大部分游離水分離出去，然后返回到1#調(diào)節(jié)閥。達(dá)到設(shè)定的操作時(shí)間后，1#變溫吸附塔停止加熱再生，轉(zhuǎn)入冷卻步驟。

3.3 冷卻

CO壓縮機(jī)來(lái)的CO產(chǎn)品氣通過(guò)流量計(jì)、1#和2#四通球閥后進(jìn)入1#變溫吸附塔，對(duì)1#變溫吸附塔降溫；降溫后的氣體通過(guò)3#四通球閥，經(jīng)加熱器加熱至160 ℃左右，對(duì)變溫預(yù)吸附塔進(jìn)行加熱解吸；從變溫預(yù)吸附塔中流出的氣體經(jīng)1#四通球閥，然后通過(guò)冷卻器冷卻至40 ℃，進(jìn)入到氣水分離器將其中的大部分游離水分離出去，然后返回到1#調(diào)節(jié)閥。1#變溫吸附塔在設(shè)定的操作時(shí)間內(nèi)冷卻至40 ℃，停止冷卻步驟，準(zhǔn)備下一循環(huán)。

3臺(tái)吸附塔中，1#和2#變溫吸附塔都經(jīng)吸附、加熱再生及冷卻步驟；變溫預(yù)吸附塔只經(jīng)加熱再生和冷卻步驟。通過(guò)調(diào)節(jié)1#調(diào)節(jié)閥來(lái)控制CO產(chǎn)品氣中用來(lái)再生的氣量。

4 CO產(chǎn)品氣干燥裝置投用效果

CO產(chǎn)品氣干燥裝置投用后，運(yùn)行良好，脫水效果明顯。2013年12月10日12:00至13日12:00，對(duì)該套裝置進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試，其氣體露點(diǎn)分析參數(shù)：CO壓縮機(jī)出口(人工分析值)-37～-40 ℃，變溫吸附裝置出口(人工分析值)-61～-78 ℃，變溫吸附裝置出口(在線(xiàn)分析儀分析值)-73～-78 ℃。測(cè)試期間，干燥裝置分離器液位由38 mm 上升至62 mm，脫除約90 L液態(tài)水，到達(dá)了預(yù)期效果，脫水效果明顯，大大降低了CO產(chǎn)品氣中水含量，并且降低了對(duì)光化合成裝置及管線(xiàn)的危害?？傊珻O產(chǎn)品氣干燥裝置運(yùn)行環(huán)保、節(jié)能，其投用對(duì)光化合成裝置意義重大。