光气合成尾气中氧化碳提纯的研究.docVIP

光气合成尾气中一氧化碳提纯的研究 TDI分厂 张兴亮 光气合成单元在聚氨酯生产中发挥了十分重要的作用。工业上生产光气大多采用CO与氯气反应制得，在生产光气时，含大量CO的尾气直接排放造成了不必要的浪费和较为严重的环境污染，而CO又是光气生产所需要的重要原料。因此，急需研究相应的提纯回用技术，以实现“节能减排”，满足生产和环保要求。 本文主要对光气合成尾气中CO的提纯回用技术进行了研究。脱除光气合成单元尾气中 N2、O2、CO2、HCl、COCl2 等杂质气体，提纯CO气体，首先利用SN-7501催化剂对尾气中光气进行破除，然后利用变压吸附[1～3]（PSA）法脱除剩余杂质气体。 1、实验仪器 喷淋吸收装置，固定床吸附装置，气相色谱仪 2、检测方法及条件 本实验采用SP-501型气相色谱仪，TDX-02固定相装填色谱柱进行分析。载气流速为80ml/min，柱温为110℃，检测室温度为80℃，采用热导分析。 3、实验内容 3.1 光气破除实验 3.1.1 实验装置简介 喷淋吸收塔采用玻璃钢制造散堆填料采用磁环及SN7501催化剂在各入口均设有转子流量计以确定流量并设有安全放空设计保证实验安全正常进行。此设备主要作用是：破除光气、除去易溶于水的气体杂质。此装置的基本参数表见表。 表1 基本参数表 1000 120 680 4.26 10.34 2.427 气体密度 液泛气速 传质单元高度（mm） 传质单元速 气相流率 液相流率 4.25 0.367 0.247 4.798 0.504 1.032 3.1.2尾气中光气脱除净化实验 实验通过改变气体流量从而达到对光气脱除效果进行考察的目的，对净化后气体进行检测，以确定最佳的工艺操作参数。液体物质的量流量L=10.33kmol/h，喷淋水温度T=35℃，一次操作时间t=2.5min。气量（kmol/h） CO含量% 光气含量% CO2含量% 惰性气体含量% 0.71 97.39 0.5ppm 1.77 0.84 1.07 97.17 0.5ppm 2.02 0.81 1.42 96.84 0.5ppm 2.47 0.79 2.13 96.67 0.5ppm 2.56 0.77 2.84 96.17 0.5ppm 3.08 0.75 3.56 95.80 0.5ppm 3.45 0.74 .1.3 反应温度对催化剂处理能力的影响 本实验以进料气中光气浓度为15.27kg/m3时催化剂处理能力与反应温度的关系进行考察。具体关系见图3.1。反应上限温度为60℃，即温度低于60℃时催化剂对光气的处理能力随温度上升而增强，但超过 60℃则处理能力下降。推测原因是：光气在催化剂上被吸附富集，然后水解，温度较高时吸附力下降过多，只有下调光气流量才能使排气中光气达标。根据实验表明，光气水解塔喷淋水温不要低于30℃，最好在40℃左右，光气水解是放热反应，必须注意控制喷淋水温，以保证可以回收纯净的一氧化碳。 .1.4 喷淋液中盐酸浓度的影响 一般在光气化反应排出的废气中，氯化氢含量很高，在光气水解塔中，废气中原有的氯化氢和光气水解产生的氯化氢同时被水吸收。 为了得到较高浓度的盐酸，在光气水解塔中有时需要使用稀盐酸喷淋，喷淋用的盐酸中氯化氢的质量分数不宜超过8%，否则催化剂处理能力下降过多。 .2 CO提纯实验研究采用变压吸附中的快速变压吸附试验研究方法，利用此方法对尾气中的各杂质气体进行脱除处理，以提高所回收一氧化碳气体的纯度。本实验分别对碳分子筛与硅胶吸附剂吸附CO2性能进行比较研究影响CO2吸附选择性的因素，并对变压再生性能进行探讨。活性炭用AC表示，硅胶分别用SG1和SG2表示，其部分物理性能指标见表。 吸附剂 粒径/mm 形状 堆填密度/kg/m3 比表面/ m3/g 类型 产地 AC 1.5 柱状 467 1154 活性炭 银川 SG1 2.0 球状 750 759.53 硅胶 青岛 SG2 2.0 球状 433 301.16 硅胶 上海 实验所选用三类吸附剂在操作压力1.2MPa，吸附温度25℃时对氮气可忽略不计，此对N2加以考虑的目的是在实验过程中吸附压力N2提供。 实验用Langmuir吸附等温线方程来拟合CO2和N2纯组分的吸附平衡数据，该模型比较简单Langmuir吸附等温线方程的数学表达式为： 其中，θ为覆盖率，q为平衡吸附量，P为吸附质分压，qm、B为模型参数，qm表示最大极限吸附量。表3.4 Langmuir方程对纯组分吸附平衡数据进行拟合得到的参数 AC SG1 SG2 qm (ml/g) B （1/KPa） 拟合度 qm (ml/g) B （1/KPa） 拟合度 qm (ml/g) B （1/KPa） 拟合度 0℃C