改善水解塔进气条件,优化水解工艺

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1、改善水解塔进气条件，优化水解工艺项目负责人：葛磊、王春红主要参与者：葛磊、王春红辽宁北方锦化聚氨酯有限公司一氧化碳分厂2010年11月一、原有工艺和设备简介1、水解工艺流程简介CO气体从压缩机出来，进入T104水解塔前置冷却器E121降温除水，温度降到55℃。再进入E122加热器，把CO气加热到60℃后进入水解塔，在水解塔内CO气体中的有机硫和水解剂发生反应，全部转换成无机硫，其化学反应方程式如下：COS+H2O＝H2S+CO2(60℃)2、工艺参数控制E121出口温度为：55℃，E122出口温度为：60℃，E121与E122出口温差为5℃，T104水解塔内温度

2、为60-80℃3、换热器性能参数E121换热面积：11m2E122换热面积：15.5m2二、试车过程中出现的异常现象2009年11月末T104水解塔出口COS含量与入口COS含量相差不大，调整T104塔内温度，出口COS含量没有明显减少，这说明水解剂已失效。组织人员到现场检查，发现T104水解塔放净处有水排出，说明塔内塔内有大量积水。T104塔进行N2置换，将水分带出，再次投用水解塔，出口COS仍没有明显降低。三、水解剂失效的原因分析水解塔工作原理为：羰基硫和水，在有催化剂（T504水解剂）存在的条件下，温度达到60-80℃，反应生成二氧化碳和硫化氢。根据反应原

3、理，分析水解剂失效的原因。T104塔内有大量积水，说明保护剂A、保护剂B、水解剂T504已全部被水饱和。水分子把水解剂完全包围，COS分子无法接触水解剂，导致水解反应中断。水解塔进水的原因分析。E121水解前冷却器出口气体中含有两种水，一种是出口温度下的饱和蒸汽水，另一种是气体中夹带的液态水。要保证T104塔内不产生液态水，必须经E122加热，液态水全部变为气态水。因此E121与E122出口温度控制必须遵守两个原则，一、E121出口温度下的饱和水蒸汽的量对与水解反应必须是过量的。二、E121与E122出口必须要有足够的温差。统计工艺控制参数发现，E121与E12

4、2出口温差控制在5℃，温差过小导致T104塔中出现液态水。综上所述，为了保证COS完全水解，T104塔入口工艺气体中水含量必须过量，但过量的水分又不能在T104塔中液化，这就要求必须控制好E121和E122出口温度，使T104入口气体组份达到最佳状态。四、根据理论计算重新制定水解工艺参数，计算过程如下：1、COS水解反应所需要水的质量计算过程如下：CO气体中的COS含量≤1000PPm每小时2000Nm3CO气体中含有的COS的质量为：2000×0.001×60/22.4=5.4KgCOS+H2O=H2S+CO260185.4XX=5.4×18/60=1.62K

5、g则反应每小时需要的水量为：1.62Kg2、 一般工艺气中饱和水含量（kg/h）计算公式如下：W水=1/P总×P水/760×Q×18/22.4(Kg/h)其中：P总——工艺气总压（kg/cm2）P水——相应露点下水的饱和蒸汽压（mmHg）Q——工艺气气量（Nm3/h）18——水的摩尔质量（Kg/Kmol）22.4——气体的摩尔体积（Nm3/Kmol）工艺条件为：P总=8kg/cm2，Q=2000Nm3/h，W水=1/P总×P水/760×Q×18/22.4(Kg/h)=0.26×P水则：P水=W水/0.263、COS与水按不同体积比进入T104塔，所对应的饱和水蒸

6、汽的压力和温度见下表：COS与H2O体积比W水（Kg）饱和蒸汽压（mmHg）温度（℃）1:11.626.2351:58.131.15301:1016.262.31431:1524.393.46511:2032.4124.6571:2540.5155.77611:3048.6186.92651:3556.7218.07694、结论T504水解剂的使用温度在60-80℃，COS与水的反应为放热反应，因此E122出口温度控制在55-65℃为宜。T104塔中不产生液态水，E121与E122出口温差必须大于20℃。查上表得出，E121出口气体温度控制在30℃左右，E121

7、与E122出口温差在25-35℃，COS与水的体积比为1:5可以为T104塔内COS反应供应过量的水。五、方案确定参数确定后，下发技术通知书要求操作工按E121出口温度为25-35℃，E122出口温度55-65℃，T104塔内温度60-80℃控制。经过一段时间的生产实践发现，在60%负荷，冬季条件下，E121出口温度才能控制在30℃，这时压缩机出口温度，循环水温度都最低。如果到夏季，100%负荷条件下，E121的设计能力根本满足不了工艺要求，必须进行改造。方案一更换换热面积大的换热器。方案二给E121并联一台相同面积的换热器。本着合理利用有效资源，减低成本的原则

8、，选择方案二。六、方案实