论文-聚丙烯生产中原料丙烯的精制 - 图文(7)

东北石油大学硕士研究生学位论文

活性炭的催化作用下，与原料中少量的O2发生氧化反应，反应生成的单质S吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时，脱硫效率明显下降，必须进行再生。活性炭的再生根据所吸附的物质而定，S在常压下，190℃时开始熔化，440℃左右便升华变为气态，所以，一般利用450-500℃左右的过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生，当脱硫剂温度提高到一定程度时，单质硫便从活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫。

活性炭脱硫化氢的脱硫反应过程如下：

原料气中的H2S与残存的O2作用生成硫沉积在微孔中。 H2S＋1／2O2＝S＋H2O △H＝－434。0KJ／mol

丙烯自气体车间泵送进装置的丙烯精制工段，首先进入D-001A/B（活性炭塔），D-001A/B中填装活性炭脱硫剂。之所以将活性炭精脱硫放在首位，是因为原料中的杂质成分水、氧在活性炭脱硫过程中起着至关重要的作用，另外在脱硫过程中也能对水、氧、CO2有一定的脱出作用，剩余杂质在后续的工艺中能够得以脱出。D-001A/B操作压力为2.2MPa，操作温度为常温。

2.4.2 丙烯脱水

2.4.2.1 固碱初脱水

由D-001A/B出来的丙烯进入D-002A/B（固碱塔）中，脱除大部分的游离水及少量的H2S、CO2等酸性气体。丙烯中的水有两种游离态的水和饱和水。游离态的水分层可用固碱以物理的方法脱除，而饱和态的水不分层，无法用固碱脱除。

正常操作时D-001一台使用，一台备用，丙烯从塔底部侧面进，塔顶出。丙烯中的水被固态碱吸收后变成碱液，碱液在塔底沉降与丙烯分离，每天手动放入碱液收集器D-003中。使用一段时间后，切换到备用塔，并冲洗先前使用的塔中由于吸附硫而变黄的碱，同时补充由于吸水而溶解的固碱。

固碱有很强的吸湿性，吸水快、效率高、价格便宜，是极佳的干燥剂。另外固碱对原料中的CO2和H2S具有一定的脱除作用。

D-002A/B内部填装固态NaOH进行初步脱水，脱除游离态的水、同时脱除部分酸性气体H2S、CO2，脱除的物质沉积在塔底，需要定期排放，每周置换一次碱液。

反应如下：3H2O + NaOH = NaOH · 3H2O

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O 2NaOH + CO2= Na2CO3+ H2O

D-002A/B操作压力为2.2MPa，操作温度为常温。 2.4.2.2 3A分子筛脱水

丙烯自D-002A/B初步脱水后送入D-004A/B（丙烯脱水塔），D-004A/B内部填装3A分子筛填料。

23

第三章 结果与讨论

水为极性分子，饱和的水可用3A分子筛吸附脱除。因此采用3A分子筛进行深度脱水。

D-004A/B正常操作时一台使用，一台备用，丙烯从塔底进，塔顶出，塔顶装有采样阀，当出口丙烯大于10ppm（wt）时,切换至备用塔（原因将在丙烯深脱硫时加以解释），同时对先前使用塔进行再生。

3A分子筛是一种人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品。分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯化处理[44]。

分子筛吸附原理：分子筛吸水是一个物理过程。它利用多孔物质的内外表面对大小不同的分子进行选择性的吸附。结构大的分子只能在分子筛的外表面被吸附。分子筛是一种极性吸附剂，极性越高的分子越容易被吸附。

影响分子筛吸附的因素： （1）、温度越低对吸附越有利。 （2）、压力越高对吸附越有利。 （3）、线速度越低对吸附越有利。

分子筛可再生，当温度达到再生要求时，应该恒温至少8小时。分子筛再生时加热炉温度一般设定为300℃。

D-004A/B操作压力为2.2MPa，操作温度为常温。

D-004A/B（丙烯脱水塔）出口的含水控制指标为H2O＜10ppm（wt）。

2.4.3 丙烯深脱硫

丙烯自D-004A/B脱水后送入D-005A/B（丙烯脱硫塔），D-005A/B内填装水解、脱硫剂，进行水解、脱硫，原料中剩余的COS及无机硫在此被水解、反应吸收，以达到深度脱硫的目的。

丙烯中的水含量对COS的水解反应有较大影响，水少则水解时反应水不足，水多则覆盖催化剂有效表面影响COS分子吸附，均影响COS的催化水解，一般脱硫剂水含量控制在80ppm左右，水解反应中，水与COS体积之比为2～10，太低会降低COS转化率，过高时水将占据水解催化剂表面活性位，甚至引起毛细管冷凝，水解催化剂失活

[45]

。

因此在进入脱硫塔前设计固碱塔和脱水塔（3A分子筛填料）脱水，并在脱水塔

D-004A/B后设采样口采样分析将水含量严格控制在10ppm以下，以免影响脱硫剂的使用效果。水解催化剂以活性氧化铝为载体，碱金属为活性组分：脱除无机硫可以采用以活性氧化锌为主要组分的常温型脱硫剂，就可以较容易的脱除无机硫。

考虑到经济情况，将水解脱硫剂和氧化锌脱硫剂串联在一个塔内使用。D-005A/B塔上层装填的是氧化锌脱硫剂，D-005A/B塔下层装填的是水解脱硫剂。脱硫塔脱硫示意图如下图2-3所示：

24

东北石油大学硕士研究生学位论文

图2-3 丙烯脱硫塔示意图

脱硫后丙烯氧化锌脱硫剂 (脱硫塔)水解脱硫剂 (水解塔)含硫丙烯

正常操作时丙烯脱硫塔一台使用，一台备用，每台设备出口设采样口，当出口丙烯中总硫含量大于1ppm（wt）时，立即切换至备用设备，并更换催化剂。

水解脱硫原理为[46]：COS+H2O→H2S+CO2（有机硫转化为无机硫）

CS2+H2O→H2S+CO2

CH3SH+ H2O→H2S+CH4(温度在70℃以上) H2S+ZnO→ZnS+ H2O（无机硫吸附在脱硫剂上） COS+ ZnO→ZnS+ CO2

国内水解催化剂主要有Al2O3基、TiO2基、及活性炭基，并浸上一定的活性组分 ， 用于原料丙烯COS水解。本实验采用经碱金属改性的铝基水解催化剂。

由于反应动力学的原因， 含纯氧化锌的脱硫剂虽然脱硫精度很高， 但常温下硫容较低，不适合于原料丙烯的脱硫，为了提高常温下氧化锌脱硫剂的硫容，一般都加入一些助剂以降低脱硫反应的活化能和增加脱硫剂的比表面积[47]。

D-005A/B操作压力为2.2MPa，操作温度为常温。

D-005A/B出口丙烯控制指标为：总S＜1.0ppm(wt),COS＜1.0ppm(wt)。

表2-7给出了原料深脱硫的相关数据，原料硫含量不超过10ppm(mol)的情况下，精制后丙烯中总硫含量均不会超过1ppm(mol)。

表2-7原料深脱硫数据

随机样

1

原料总硫含量/ppmmol

2.4

精制后总硫含量/ppmmol

0.5

25

第三章 结果与讨论

2 3 4 5 6 7 8

2.0 3.2 7.8 4.5 4.3 6.9 3.3

0.5 0.6 0.8 0.7 0.6 0.8 0.5

图2-4给出了精制前后原料中总硫含量的对比。

8765 原料总硫含量 精制后总硫含量ppm321001234 5678 9图2-4精制前后总硫含量对比

2.4.4 丙烯脱不凝气

丙烯中还含有其它一些丙烯聚合催化剂毒物，如氧、一氧化碳、二氧化碳、醇类等，在进入丙烯聚合反应系统前都必须脱除。这些毒物含量较低，而且不易除去。由于各种丙烯聚合催化剂对各类毒物的耐受性不同，因此在精制要求上也不同，并且这类精制催化剂国内较少，主要需进口[48]。考虑到经济因素，设置CO气提塔脱除这些有害杂质。CO气提塔主要利用挥发度不同脱除CO、CO2、O2、N2、C2等气体（并将这部分气体称为不凝气）。

丙烯自D-005A/B脱硫后，分别经E-006、E-002换热器换热后从中部进入到T-001（CO汽提塔），进行CO的气提操作，利用挥发度不同脱除CO、CO2、O2、N2、C2等不凝气和部分水。

T- …… 此处隐藏：2295字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……