有效氣回收技術(shù)在變壓吸附脫碳裝置中的應(yīng)用

徐 賀，柴小飛，謝 毅

(浙江晉巨化工有限公司，浙江衢州 324004)

有效氣回收技術(shù)在變壓吸附脫碳裝置中的應(yīng)用

徐 賀，柴小飛，謝 毅

(浙江晉巨化工有限公司，浙江衢州 324004)

分析了低壓甲醇裝置變壓吸附脫碳工藝存在有效氣損失的問(wèn)題，采用18臺(tái)吸附塔9次均壓雙抽真空工藝進(jìn)行改造。改造完成后，變壓吸附裝置的脫碳效率進(jìn)一步提高，有效氣得到充分回收，凈化后的氣體中有效氣流量顯著增加。

變壓吸附；脫碳；有效氣

浙江晉巨化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱晉巨化工)低壓甲醇裝置變壓吸附脫碳工藝采用24臺(tái)吸附塔17次均壓抽真空流程，將來(lái)自變換工序的變換氣經(jīng)吸附塔的物理吸附，凈化脫除二氧化碳?xì)怏w，凈化后的氣體經(jīng)往復(fù)式壓縮機(jī)四、五段提壓后送至甲醇合成塔生產(chǎn)甲醇；隨著變換氣不斷流入吸附塔，吸附劑中二氧化碳濃度不斷提高，最終達(dá)到飽和狀態(tài)，吸附過(guò)程停止，利用物理吸附的可逆性，通過(guò)17次均壓降，將吸附質(zhì)二氧化碳?xì)怏w解吸出，吸附劑得到初步再生。均壓降過(guò)程中分離出的順?lè)艢猬F(xiàn)場(chǎng)高空排放，為使吸附劑得到完全再生，采用2臺(tái)水環(huán)式真空泵混抽真空方法進(jìn)一步解吸，真空解吸產(chǎn)生的富碳?xì)馑椭猎鞖廛囬g吹風(fēng)氣裝置燃燒[1-3]。經(jīng)對(duì)順?lè)艢饧案惶細(xì)獾臍怏w成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)順?lè)艢庵械挠行怏w積分?jǐn)?shù)約為60%，而富碳?xì)庵卸趸俭w積分?jǐn)?shù)約為79.5%，二氧化碳含量未達(dá)到理想指標(biāo)，變壓吸附裝置存在脫碳效率低、有效氣損失等現(xiàn)象。

為進(jìn)一步提高變壓吸附裝置的脫碳效率、回收順?lè)艢庵械挠行猓瑫x巨化工決定與四川天人化學(xué)工程有限公司合作，對(duì)變壓吸附裝置進(jìn)行工藝技術(shù)改造，采用18臺(tái)吸附塔9次均壓雙抽真空流程[4]。改造工作于2015年7月完成并投用，經(jīng)6個(gè)月的運(yùn)行，變壓吸附裝置的脫碳效率得到進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)順?lè)艢饧案惶細(xì)庵杏行獾某浞只厥?，凈化后的氣體中有效氣流量顯著增加，節(jié)能效益明顯。

1 存在的問(wèn)題

吸附塔末均降結(jié)束后，塔內(nèi)殘存部分有效氣，此有效氣可分為兩部分：一部分為存在塔內(nèi)的死空間，另一部分為吸附在吸附劑上。為進(jìn)一步降低抽真空前吸附塔內(nèi)壓力，吸附塔采用塔頂和塔底順?lè)?，將吸附塔?nèi)氣體高空排放，此過(guò)程造成部分有效氣損失；2臺(tái)真空泵混抽真空，受管道阻力的影響，造成部分吸附塔再生效果差，變壓吸附裝置的脫碳效率低。

2 改造措施

2.1 改造內(nèi)容

(1)在吸附塔A～L(南面)與吸附塔M～X(北面)抽真空連通管上增加1對(duì)法蘭，該法蘭處安裝1塊盲板，同時(shí)從吸附塔A西側(cè)抽真空管處新增管道至水環(huán)式真空泵進(jìn)口總管，并在1#～3#水環(huán)式真空泵進(jìn)口總管之間安裝2只蝶閥，將原抽真空系統(tǒng)分為吸附塔A～L和吸附塔M～X兩組系統(tǒng)。

(2)將凈化后的氣體出口管由吸附塔A西側(cè)引出改為由吸附塔X西側(cè)引出，進(jìn)而減少氣體流通時(shí)的管道阻力，確保在改造為吸附塔A～L和M～X兩組抽真空流程時(shí)，氣體進(jìn)入各吸附塔的流量均勻分配，進(jìn)而提高吸附塔的吸附效果。

通過(guò)對(duì)變壓吸附系統(tǒng)管道改造，進(jìn)而減少氣體流通阻力，提高變換氣進(jìn)入吸附塔的壓力，同時(shí)使雙抽真空流程運(yùn)行時(shí)各吸附塔氣體流量均勻分配，提高了各吸附塔吸附效率及再生效果，每臺(tái)吸附塔在每次循環(huán)時(shí)間內(nèi)吸附分離的二氧化碳?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)增加25%。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)變換氣到吸附塔的流通阻力減小，吸附壓力增大，變換氣中二氧化碳?xì)怏w的分壓提升，致使二氧化碳?xì)怏w在吸附劑上的吸附量增加，單臺(tái)吸附塔的有效吸附負(fù)荷提升，吸附效率提高。

(2)因單臺(tái)吸附塔的有效吸附負(fù)荷得到提升，變壓吸附裝置吸附效率提高，整體工作循環(huán)時(shí)間增加，進(jìn)而單位時(shí)間內(nèi)吸附塔再生次數(shù)減少，有效氣損耗減少。

(3)利用程序改造，取消吸附塔塔頂、塔底順?lè)挪襟E，消除順?lè)胚^(guò)程中損失的有效氣體，使凈化氣中有效氣流量得到提高。

(4)吸附劑再生過(guò)程改為分兩組抽真空后，吸附塔再生時(shí)真空度進(jìn)一步提高，吸附劑再生效果進(jìn)一步得到加強(qiáng)，富碳?xì)庵卸趸細(xì)怏w含量大幅提高。

(5)技改實(shí)施后，末均降壓力得到進(jìn)一步降低，吸附塔內(nèi)死空間及吸附劑吸附的有效氣含量減少，吸附劑再生過(guò)程中有效氣損耗減少。

3 改造效果

改造項(xiàng)目實(shí)施后，順?lè)艢庵械挠行獾玫饺炕厥?，富碳?xì)庵笑?CO2)由79.5%升至85.0%，凈化氣中φ(CO2)由原4.0%降至3.2%，凈化氣中有效氣流量增加了155 m3/h(標(biāo)態(tài))。按裝置運(yùn)行時(shí)間8 000 h、有效氣0.6元/ m3(標(biāo)態(tài))計(jì)，則年可累計(jì)增加有效氣流量1.24×106m3/h(標(biāo)態(tài))，年可增加經(jīng)濟(jì)效益74.4萬(wàn)元。

作為新型的氣體分離凈化技術(shù)，符合國(guó)家節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策，與原吸附技術(shù)相比，高空排放的順?lè)艢獾玫接行Щ厥?，進(jìn)而減少對(duì)周邊環(huán)境的污染，凈化了工作環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次工藝技術(shù)改造，變壓吸附裝置的脫碳效率進(jìn)一步提高，有效氣得到充分回收，凈化后氣體中有效氣流量顯著增加。目前該變壓吸附脫碳裝置已實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，取得較好經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。該技術(shù)對(duì)變壓吸附裝置有效氣的回收，對(duì)裝置吸附效率的提升有較大幫助，變壓吸附脫碳技術(shù)真正上了一個(gè)新的臺(tái)階。

[1] 張順平,張寧.變換氣變壓吸附裝置改造[J].小氮肥，2012(9)：9- 10.

[2] 魏君婷,梁開太,梁志勇.變壓吸附脫碳工藝運(yùn)行小結(jié)[J].河南化工，2005(9)：30- 31.

[3] 王燕春,王寶明,唐行國(guó).兩段法變壓吸附脫碳裝置應(yīng)用總結(jié)[J].化肥工業(yè)，2009(6)：6- 8.

[4] 張順平,楊明.PSA脫碳裝置優(yōu)化工藝運(yùn)行總結(jié)[J].小氮肥，2010(8):7- 8.

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1674- 2931(2017)03- 0023- 02

2016- 11- 16)