煤基烯烃气体分离急冷水pH值优化研究

 1 引言 
  煤基烯烃MTP装置采用德国鲁奇公司技术,主要反应为精甲醇转化为丙烯。MTP反应器的反应产物经热量回收系统,通过副产中压蒸汽和汽化进料甲醇回收热量后,温度降到约190℃进入预急冷塔,急冷水洗涤后的工艺水从塔底進入急冷塔,因反应产物中含有少量有机酸,此时工艺水pH值约3~4,因酸类对碳钢具有腐蚀性,急冷塔材料为碳钢,为减少对急冷塔的腐蚀,在洗涤时需往预急冷塔中添加浓度约10%的NaOH溶液进行中和[1]。工艺控制出预急冷塔和急冷塔的混合水样pH在7~9,考虑节能降耗,降低碱液浓度,如何达到控制指标,是当前工艺急需解决的问题。(图1为MTP气体分离单元流程图) 
  2 试验部分 
  2.1 碱液浓度的理论计算 
  中和急冷塔中酸性物质的是碱液中的[OH]-。根据理论计算,pH等于14的氢氧化钠,物质的量浓度为1mol/L,其质量浓度为4%。原工艺设计加入碱液浓度10%,现将碱液浓度减半,急冷塔中工艺水的pH趋势线基本在pH=8左右,基本能达到工艺控制指标7~9的范围内。 
  通过分析预急冷塔A出口、预急冷塔B出口、急冷塔出口和603SC305(出急冷塔、预急冷器的混合水)四点的pH值,由趋势图看出,直接关系603SC305pH指标稳定的是预急冷塔,而不是急冷塔[2]。这也说明,原工艺调控603SC305pH,主要调控急冷塔的碱液加入量是不合理的。 
  2.2 预急冷塔内的酸碱反应理论值计算 
  预急冷塔内发生强碱中和有机酸的反应。假定为乙酸,我们研究强碱与弱酸的化学反应计量点。 
  通过拟合出反应器内酸碱中和反应的曲线。可以看出,在加入氢氧化钠4%浓度时,碱与有机酸会形成缓冲溶液,pH值在化学反应计量点附近有两个突变点。这也是工艺控制急冷水pH波动大的原因所在。为了保证603SC305pH在7~9的范围内,碱液浓度应稍高于理论值,且考虑到生产成本,可以控制在5.0%~5.5%的范围内。 
  2.3 实际运行跟踪 
  控制碱液浓度在5.0%~5.5%,603SC305pH的变化趋势见图5,稳定控制在7~9的范围内,达到装置需求指标。 
  3 结论 
  结合MTP气体分离单元的工艺流程,通过对预急冷塔内酸碱反应的化学计量点的理论值计算,得出碱液浓度应控制在5.0%~5.5%的范围,稍高于理论值5.0%,既控制了生产成本,pH的变化趋势也完全控制在工艺要求指标范围内。 
  【参考文献】 
  【1】郭胜辉.二乙醇胺和甲胺制备N-甲基哌嗪的研究[D]. 天津:河北工业大学,2009. 
  【2】温健麟.二乙醇胺催化脱氢合成亚氨基二乙酸的研究[D]. 上海:华东理工大学,2011.
浏览次数:  更新时间:2018-02-09 10:33:05
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