脫碳工段節能減排改造

劉飛

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

脫碳工段節能減排改造

劉飛

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

河南心連心化肥有限公司“18·30”項目采用固定層間歇式造氣技術，并采用了全低變、變壓吸附(簡稱PSA)脫碳、醇烴化、水溶液全循環工藝，熱電采用背壓式汽輪機組，滿足發電的同時乏汽可用于造氣、精醇等系統使用。

在凈化工序中，PSA脫碳的任務是用固體吸附劑吸收變脫氣中的CO2，完成變換氣的凈化，φ(CO2)≤1.5%凈化氣送往高壓機;吸附后固體吸附劑解吸，制備高濃度的CO2氣體(體積分數＞97.5%)送至尿素工段。為了節能降耗，在PSA脫碳系統中產生的廢氣被送往吹風氣燃燒系統。

1 工藝流程

采用多床變壓吸附工藝能保證在任何時間都有相同數量的吸附塔處于吸附狀態，使產品能連續穩定輸出，保證適當的均壓次數使產品有較高的回收率。兩段式PSA脫碳工藝流程見圖1。

圖1 兩段式PSA脫碳工藝流程

壓力2.0～2.2 MPa、溫度≤35℃的變換氣進入PSA系統時，先進入水分離器除去游離水后再送入PSA一段系統。PSA一段系統由18臺吸附塔組成，在任一時刻總有4臺吸附塔處于吸附步驟，一段系統采用18-4-8/V3工藝，在一段吸附塔出口端獲得半成品氣。每臺吸附塔在不同時間依次經歷吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、八均降、順放、逆放、抽真空、預升壓、八均升、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、預終充以及最終升壓等步驟。吸附塔所有的均降都用于其他吸附塔的均升來充分回收再生吸附器中的H2，N2及CO等有效氣體。逆放步驟排出吸附塔中吸附的CO2，剩余的CO2通過抽真空步驟進一步解吸并作為產品CO2氣輸出。

半成品氣經緩沖后以穩定的流量在壓力2.0～2.2 MPa下直接進入PSA二段系統。PSA二段系統采用18-4-9DP/V3工藝。在二段系統中任一時刻總是有4臺吸附塔處于吸附步驟，由入口端通入半成品氣，在出口端獲得φ(CO2)≤1.5%的凈化氣。每臺吸附塔在不同時間依次經歷吸附、順放、一均降、二均降、三均降、四均降直至九均降、逆放一、逆放二、抽真空、九均升、八均升至一均升和最終升壓，所有的均降都用于其他吸附器的壓力均升，以充分回收再生吸附器中的H2，N2及CO等有效氣體;順放氣進入升壓氣緩沖罐作為一段預終充用，逆放氣進入混合氣緩沖罐緩沖作用為一段預升壓用，剩余的CO2通過抽真空步驟進一步解吸，作為解吸氣輸出。

2 存在的問題

在兩段式PSA脫碳系統中，一段吸附塔在經吸附和壓力均降后壓力達到110 kPa開始順放，在降低壓力的同時放出塔內不合格氣體，順放后壓力達到90 kPa，放出的氣體中φ(CO2)為85%～90%，這部分氣體被送至CO2氣體公司回收，用于生產液體CO2。順放后通過塔底閥門進行逆放，順放和逆放的目的都是解吸吸附塔中吸附的CO2;逆放分為3步進行:逆放一用來排出塔底死空間不合格氣體(逆放一排出氣體成分及含量見表1)，通過放空排出不合格氣體，以降低塔內壓力、提純CO2氣體純度，保證尿素正常生產。此部分不合格氣體一直采取放空處理，逆放二和逆放三作為CO2產品被尿素利用。

表1 逆放一排出氣體成分及含量

由表1可知，逆放一排出的氣體CO2純度較高，φ(CO2)為85%～90%，且氣體流量較大。但由于尿素要求的φ(CO2)≥97.5%，故逆放一氣體不能供給尿素生產使用;采取直接放空至大氣中，不但會帶來環保影響，更會造成大量CO2資源浪費。

3 改進措施

為了減少CO2氣體排放和回收有效資源，利用現有順放氣去CO2氣體公司的管線，經改造，在逆放一管線與順放氣去CO2氣體公司管線之間新增1條管線，將逆放一與CO2氣體公司管線打通(圖2)，通過微機時序控制現場程控閥開關，將逆放一氣體和順放氣分別送往CO2氣體公司，加工成液體CO2。

圖2 改造后逆放一氣體流程

改造前，逆放一管道出氣直接放空至大氣中。改造后，在逆放一管線與一段順放氣去CO2氣體公司管線之間增加1條管線，將逆放一與CO2氣體公司的管線打通，逆放一排出的含CO2氣體可送至CO2氣體公司進行回收。

4 結語

改造后，逆放一放空氣中的CO2回收量為1 713.6～1 814.4 m3/h，減少了廢氣排放，給CO2氣體公司提供了更多原料，經濟效益顯著，并達到了綠色環保生產的要求。

2015-02-05)