氫化三聯(lián)苯是一種主要組成物為聯(lián)苯和聯(lián)苯氧化物的油質(zhì),這兩種化合物有著相同的蒸汽壓,故可以當做一種化合物進行操作。通常情況下氫化三聯(lián)苯的操作范圍是15℃和400℃,對應壓力為常壓到10.6barg,氣相可利用范圍為257℃到400℃。氫化三聯(lián)苯(HTF)作為一種熱傳導介質(zhì)用來移走甲醛反應器中的反應熱,同時通過調(diào)整氫化三聯(lián)苯溫度可以提高甲醇生成甲醛的轉(zhuǎn)化率。
鐵鉬法甲醛裝置氫化三聯(lián)苯操作基本問題及其解決方法
以下討論鐵鉬法甲醛生產(chǎn)裝置中氫化三聯(lián)苯操作的基本問題:
———合理建立氫化三聯(lián)苯液位;
———正確控制氫化三聯(lián)苯溫度。
合理建立氫化三聯(lián)苯液位,確保裝置正常生產(chǎn)
氫化三聯(lián)苯通過熱虹吸的原理實現(xiàn)其在反應器殼程和氫化三聯(lián)苯冷凝器之間的循環(huán)。如果氫化三聯(lián)苯液位過高,控制反應器和氫化三聯(lián)苯冷凝器之間的熱虹吸就會被氣相管道逆流的液體氫化三聯(lián)苯所破壞,從而影響正常生產(chǎn)。如果氫化三聯(lián)苯液位過低,不能充分移除反應熱,造成反應器列管內(nèi)催化劑局部過熱,破壞催化劑的活性,影響反應性能。
調(diào)整氫化三聯(lián)苯溫度,提高反應轉(zhuǎn)化率
在任何時候,都有一個催化劑較佳性能,也就是實現(xiàn)較佳收率的較佳反應溫度,控制反應溫度通過調(diào)整氫化三聯(lián)苯溫度來實現(xiàn)。催化劑在使用過程中逐漸老化,當催化劑老化時,催化劑活性降低,這時就需要提高氫化三聯(lián)苯的溫度進行補償其影響。氫化三聯(lián)苯常壓下的沸點為257℃,加壓后氫化三聯(lián)苯的沸點將會升高。一般是每次講氫化三聯(lián)苯沸點溫度提高1~2℃。氫化三聯(lián)苯的沸點上限約為310℃。
提高氫化三聯(lián)苯溫度的時機
氫化三聯(lián)苯的溫度應在有規(guī)律的基礎上進行提高。通常誤以為氫化三聯(lián)苯的溫度應盡可能慢的提高,這樣可以延長催化劑的壽命。事實上并非如此,在有些生產(chǎn)中恰恰相反。若很遲才提高氫化三聯(lián)苯的溫度,可能導致在催化劑的末期會無法控制,并且迅速失活。
氫化三聯(lián)苯溫度持續(xù)有序提高,可以確保甲醛裝置在高收率下安全、穩(wěn)定運行。若很遲迅速提高氫化三聯(lián)苯溫度,往往會導致收率偏低、操作困難(熱點溫度搞、反應器出口溫度高、系統(tǒng)溫度高)和催化劑末期壽命急劇縮短且無法控制。
提高氫化三聯(lián)苯溫度的依據(jù)
當氫化三聯(lián)苯沸點溫度升高時,未反應的甲醇損失量降低,一氧化碳的生成量會增加,同時會使反應溫度升高,從而使熱點位置提高。調(diào)整氫化三聯(lián)苯溫度,應持續(xù)有序提高,關注產(chǎn)品中的甲醇含量,兼顧反應器中的熱點溫度和位置。
此外,還應收集以下信息,如:測量尾氣中的CO和產(chǎn)品中的甲酸,測量ECS溫度,并使用氣相色譜儀分析工藝氣中各組分的含量。
測量產(chǎn)品中的甲醇含量是判斷反應狀態(tài)的一個很好的條件。正常的甲醇含量是在37%的甲醛溶液中甲醇含量在0.4~0.8%,此時反應達到良好的性能。當甲醇含量接近0.8%時,就應提高氫化三聯(lián)苯的溫度。按這種方式運行,收率可達到92~93.5%。較好每天定時測量產(chǎn)品中的甲醇含量。
當氫化三聯(lián)苯沸點溫度升高時,未反應的甲醇損失量降低,一氧化碳的生成量會增加,同時會使反應溫度升高,從而使熱點位置提高。調(diào)整氫化三聯(lián)苯溫度,應持續(xù)有序提高,關注產(chǎn)品中的甲醇含量,兼顧反應器中的熱點溫度和位置。
提高的氫化三聯(lián)苯溫度可使甲醇過量氧化,生成CO,故為使裝置性能較佳并得以持續(xù),測量CO也很重要。
裝置始終在氫化三聯(lián)苯系統(tǒng)為常壓下初開車,即氫化三聯(lián)苯溫度為257℃。在需要的時候,氫化三聯(lián)苯的溫度應每次提高1~3℃??梢酝ㄟ^選擇新的設定的,提高氫化三聯(lián)苯溫度,溫度設定值可轉(zhuǎn)化為壓力設定,這個壓力覺得了氫化三聯(lián)苯沸點。
熱點位置和熱點溫度是裝置運行時評價催化劑使用狀況的重要表征。反應器列管內(nèi)的熱點位置應長時間的保持在盡可能高的位置,這樣可以確保管內(nèi)催化劑自上而下的使用。如果熱點位置下降過快,則在催化劑的末期將會出現(xiàn)熱點過高的問題,原因在于管程上部的催化劑仍有很高的活性。當氫化三聯(lián)苯溫度升高時,上部的催化劑容易被激活。反應位置講跳至高位,并且熱點溫度會急劇上升。此時從安全的角度考慮,只能降低生產(chǎn)能力。為避免出現(xiàn)上述有關催化劑末期的熱點溫度和熱點位置的問題,從催化劑壽命初期開始,就應認真觀察和有規(guī)律地提高氫化三聯(lián)苯溫度,保持適當?shù)臒狳c位置。
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