CO产品气干燥装置在TDI生产中的应用

张建民 兰雁永 沈 莉(沧州大化集团TDI有限责任公司 河北沧州061000)

1 存在的问题

沧州大化集团TDI有限责任公司净化装置产品CO的露点约为-30 ℃，而CO产品气露点升高会对后系统光化合成装置造成危害。CO露点升高，输送到光气合成装置的CO气体中水含量较高，含水的CO在光气合成装置与氯气混合后，在进入光气合成反应器前的管道内，氯气和水反应生成次氯酸和盐酸，盐酸与管道中的铁反应生成氯化铁，对管道产生腐蚀，氯化铁生成量增加后还会堵塞光气合成反应器的进料管线。

近年来表现出的具体危害主要有：①腐蚀容易造成管线阀门出现漏点，氯气、光气或CO外漏危及人身安全；②氯化铁堵塞进料管线，造成光气合成装置进料困难，引起光气合成装置停车；③氯化铁进入光气合成反应器后，造成催化剂活性下降，催化剂使用寿命缩短；④光气合成装置混合三通处CO喷嘴腐蚀速度过快，使用寿命不能达到1个检修周期(1年)。为了保障光气合成装置安全稳定运行，在CO压缩机后新增1套由北京北大先锋科技有限公司建设的CO产品气干燥装置，将产品CO的露点降至-60 ℃以下。

2 变温吸附原理

变温吸附利用吸附剂的平衡吸附量随温度升高而降低的特性，采用常温吸附、升温脱附的操作方法，采用温度升降的循环操作，使低温下被吸附的强吸附组分在高温下得以脱附，从而使吸附剂得到再生，经冷却后再在低温下吸附强吸附组分。

变温吸附用于常压气体和空气的减湿，以及空气中溶剂蒸气的回收，尤其适合在常温状态下强吸附组分不能良好解吸介质的分离等。如果吸附介质是水，可用热气体加热吸附剂进行脱附；如果吸附介质是有机溶剂，吸附量高时，可用水蒸气加热脱附后冷凝回收；吸附量低时，则用热空气脱附后随之带出，或经二次吸附后回收。

3 CO产品气干燥装置特点及工艺流程

CO产品气干燥装置特点：①运行过程中，无产品CO气体损失，无任何废气产生；②分离出的冷凝水可补充至循环水系统，生产中无三废产生；③全套装置不需要动设备，维护简单。

CO产品气干燥装置工艺流程见图1。变温吸附工序中有2台变温吸附塔(1#和2#)和1台变温预吸附塔，变温吸附塔进气端有 2只四通球阀(1#和2#)、出气端有1只 3#四通球阀。变温吸附的吸附和再生在同一压力下进行，在任意时刻都有1台吸附塔进行吸附脱水，1台吸附塔进行加热再生，另1台吸附塔进行加热后冷却。吸附脱水后的CO产品气进入CO球罐。现以1#变温吸附塔为例对变温吸附各操作步骤进行简要说明。

图1 CO产品气干燥装置工艺流程

3.1 吸附

CO压缩机来的CO产品气通过1#调节阀与再生气汇集后经过2#四通球阀进入1#变温吸附塔，CO产品气中的水被吸附下来；经过干燥的CO产品气经3#四通球阀进入CO球罐。达到设定的操作时间后，1#变温吸附塔停止吸附，转入再生步骤。

3.2 加热再生

CO压缩机来的CO产品气通过流量计、1#四通球阀进入变温预吸附塔， CO产品气中的水被吸附下来；从变温预吸附塔流出的CO产品气经加热器加热至160 ℃左右后，由3#四通球阀进入到1#变温吸附塔中，加热1#变温吸附塔中的吸附剂；从1#变温吸附塔中流出的气体依次通过2#和1#四通球阀，进入冷却器冷却至40 ℃以下后，再经气水分离器将其中的大部分游离水分离出去，然后返回到1#调节阀。达到设定的操作时间后，1#变温吸附塔停止加热再生，转入冷却步骤。

3.3 冷却

CO压缩机来的CO产品气通过流量计、1#和2#四通球阀后进入1#变温吸附塔，对1#变温吸附塔降温；降温后的气体通过3#四通球阀，经加热器加热至160 ℃左右，对变温预吸附塔进行加热解吸；从变温预吸附塔中流出的气体经1#四通球阀，然后通过冷却器冷却至40 ℃，进入到气水分离器将其中的大部分游离水分离出去，然后返回到1#调节阀。1#变温吸附塔在设定的操作时间内冷却至40 ℃，停止冷却步骤，准备下一循环。

3台吸附塔中，1#和2#变温吸附塔都经吸附、加热再生及冷却步骤；变温预吸附塔只经加热再生和冷却步骤。通过调节1#调节阀来控制CO产品气中用来再生的气量。

4 CO产品气干燥装置投用效果

CO产品气干燥装置投用后，运行良好，脱水效果明显。2013年12月10日12:00至13日12:00，对该套装置进行验收测试，其气体露点分析参数：CO压缩机出口(人工分析值)-37～-40 ℃，变温吸附装置出口(人工分析值)-61～-78 ℃，变温吸附装置出口(在线分析仪分析值)-73～-78 ℃。测试期间，干燥装置分离器液位由38 mm 上升至62 mm，脱除约90 L液态水，到达了预期效果，脱水效果明显，大大降低了CO产品气中水含量，并且降低了对光化合成装置及管线的危害。总之，CO产品气干燥装置运行环保、节能，其投用对光化合成装置意义重大。