變壓吸附回收脫碳閃蒸氣運(yùn)行總結(jié)

呂世杰

（陽煤集團(tuán)煙臺巨力化肥有限公司 山東煙臺 265200）

一、企業(yè)情況

陽煤集團(tuán)煙臺巨力化肥有限公司具備年產(chǎn)15 萬噸合成氨、20 萬噸尿素的生產(chǎn)能力，共有兩套脫碳裝置，生產(chǎn)工藝為酸丙烯酯法脫除變換氣體中的CO2。兩套脫碳裝置在正常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的閃蒸氣體量為210Nm3/tNH3。脫碳閃蒸汽的主要?dú)怏w成份及含量為： 氫氣與氮?dú)饧s30%左右，二氧化碳約65%—70%左右，及少量的一氧化碳等，如果不采取有效的回收手段而直接排放，會造成有效氣體的浪費(fèi)。沒有建設(shè)脫碳閃蒸汽變壓吸附裝置前，我們公司對脫碳閃蒸氣回收方法為，將閃蒸氣送往碳銨工序，用氨水吸收閃蒸氣體中的CO2 制造農(nóng)用氮肥-碳酸氫銨，產(chǎn)生的尾氣送往氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)一段入口。采用以上工藝路線雖能有效回收脫碳閃蒸汽中N2、H2 等有效氣體，但也存在以下缺點：

1.由于脫碳閃蒸汽氣輸出壓力低造成生產(chǎn)碳酸氫銨產(chǎn)量低，碳酸氫氨生產(chǎn)制造成本高，盈利水平不高；

2.由于脫碳閃蒸氣體容易腐蝕碳化裝置水箱等設(shè)備，造成碳銨裝置的維修費(fèi)用高；

3.浪費(fèi)人力資源。

4.碳銨裝置外排廢水的氨氨指標(biāo)達(dá)不到環(huán)保要求，易造成環(huán)境污染。

由于存在以上原因，我公司的碳銨裝置運(yùn)行很不正常，運(yùn)行過程設(shè)備故障率較高，最后造成脫碳閃蒸氣停止回收，只能采用就地放空處理。2007 年，通過多次外出到行業(yè)內(nèi)兄弟廠家考察并分析比較，我們一致認(rèn)為變壓吸附回收技術(shù)比通過制造碳銨回收脫碳閃蒸氣技術(shù)先進(jìn)，有以下明顯優(yōu)點：

1.脫碳閃蒸氣變壓吸附裝置生產(chǎn)過程中自動化程程度高，操作調(diào)節(jié)簡單，運(yùn)行安全穩(wěn)定，能夠減少人工數(shù)量，大幅度降低電耗，因此變壓吸附技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用較低；

2.變壓吸附裝置吸附劑使用壽命可長達(dá)10 年以上，因此裝置運(yùn)行周期長，檢維修頻次低；

3.該技術(shù)生產(chǎn)過程中基本無“三廢”產(chǎn)生，無環(huán)保壓力；

4.變壓吸附裝置生產(chǎn)中不消耗蒸汽，因此不需要再增加其它公用工程。2007 年6 月，我公司決定采用四川達(dá)科特化工科技有限公司變壓吸附回收脫碳閃蒸氣有效氣體技術(shù)建設(shè)脫碳閃蒸氣變壓吸附裝置。

二、工藝流程

1、工藝流程簡述

脫碳閃蒸氣體（壓力≤0.4Mpa，溫度＜40℃）先去脫碳裝置的水洗塔和分離器，洗滌氣體中含有的少量碳酸丙烯酯蒸汽并分離除去水分。然后進(jìn)入變壓吸附裝置中處于吸附步驟的兩個吸收塔組中，自下而上通過床層，出塔產(chǎn)品氣（含65%左右的氫氮?dú)猓┧屯獨(dú)錃鈮嚎s機(jī)一段入口。吸附塔飽和時，關(guān)閉吸附塔閃蒸氣進(jìn)氣閥和產(chǎn)品氣出口閥，使其停止吸附。之后通過一次均壓步驟回收床層空間的產(chǎn)品氣體。再從吸附塔上端將有效氣體排入中間罐回收，當(dāng)塔內(nèi)壓力與中間罐壓力基本相等時，停止回收。然后逆著吸附方向降壓，易吸附組分被排放出來，使吸附劑得到再生。最后抽真空進(jìn)一步解吸吸附劑上殘留的吸附雜質(zhì)，吸附劑得到完全再生。利用中間罐內(nèi)的順放氣均壓氣和出口氣對床層逆向升壓至接近吸附壓力，吸附床便進(jìn)入下一個吸附循環(huán)過程。逆放氣排入大氣，抽真空解吸氣最后送入生產(chǎn)液體二氧化碳系統(tǒng)。

脫鹽水經(jīng)脫碳裝置水洗泵加壓后，送往水洗塔進(jìn)行吸收脫碳閃蒸氣體中的碳酸丙烯酯蒸汽，吸收液進(jìn)行循環(huán)吸收。吸收液經(jīng)循環(huán)達(dá)到一定的濃度再送往脫碳工序，補(bǔ)入脫碳碳酸丙烯酯稀液。

2. 工藝指標(biāo)

（1）壓力

閃蒸氣進(jìn)口壓力：≤0.4 MPa

產(chǎn)品氣出口壓力：0.35 ～0.4MPa

油壓：3.5 ～4.2MPa

真空度：0.06 ～0.08MPa

脫鹽水壓力：≥0.5MPa

循環(huán)水壓力：≥0.3MPa

吸附壓力：≤0.4MPa

一均降壓力：0.4 ～0.2MPa

順放壓力：0.2 ～0.11MPa

逆放壓力：0.11 ～常壓

抽真空：常壓～-0.08MPa

充升壓力：-0.08MPa ～0.11MPa

一均升壓力：0.11 ～0.2MPa

再加壓壓力：0.2 ～0.4MPa

（2）溫度

閃蒸氣進(jìn)口溫度：≤45℃

真空泵出口水分離器排水溫度：40 ～60℃

（3）流量

閃蒸氣流量：≤4000m3/h

產(chǎn)品氣流量：≥900m3/h

（4）成分

產(chǎn)品氣中H2含量：60%～66%

產(chǎn)品氣中CO2含量：5%～8%

產(chǎn)品氣中O2：≤0.2

三、試車投產(chǎn)情況

2008 年初，公司與四川達(dá)科特化工科技有限公司簽訂項目建設(shè)合同，圖紙設(shè)計、吸附劑、程控閥門及油站全部由該公司負(fù)責(zé)提供，主要設(shè)備如吸附塔由達(dá)科特提供設(shè)計圖紙，我公司負(fù)責(zé)招標(biāo)制作。由于工程安裝較為簡單，項目安裝最后由我公司負(fù)責(zé)完成。脫碳變壓吸附裝置于2008 年5 月開始建設(shè)，7 月底安裝結(jié)束轉(zhuǎn)入裝置試運(yùn)行，8 月16 日正式投運(yùn)。該裝置投運(yùn)后處理閃蒸氣體量約為3000Nm3/h，回收產(chǎn)品氣體量約為1200Nm3/h，回收H2 流量為750Nm3/h。產(chǎn)品氣體成份：H2%為63%左右，CO2%為8%左右。

四、效益分析

1. 項目總投資

該項目總投資為200 萬元。其中：技術(shù)專利費(fèi)、吸附劑、程控閥及控制系統(tǒng)等費(fèi)合計83 萬元，主要設(shè)備制作費(fèi)用57 萬元；工程安裝過程中的材料費(fèi)用為50 萬元；土建施工費(fèi)用10 萬元。

2. 效益核算

（1）節(jié)能效益

核算回收有效氣體僅考慮回收氫氣，以節(jié)約造氣耗煤為計算方法，計算過程中按噸氨消耗H2為2100m3（標(biāo)態(tài)）計，噸氨耗造氣用煤1.20t，入爐煤價格900 元/t，年生產(chǎn)天數(shù)以330 天計，則回收氫氣每小時可多產(chǎn)氨：750/2100=0.357(t)

年節(jié)煤效益達(dá)：0.357×24×330×1.20×900 ≈305（萬元）

（2）運(yùn)行費(fèi)用

項目總投資200萬元，折舊按10年計，每年為20萬元；維修費(fèi)按1000 元/月計，每年為1.2 萬元；

該裝置每小時總電耗約120kwh，以0.32 元/kwh 計，則年耗電費(fèi)用約30 萬元。

該裝置每年運(yùn)行費(fèi)用為：20 ＋1.2 ＋30=51.2 萬元

年凈效益為：305-51.2=253.8 萬元

（3）投資回收期

200/253.8=0.8 年

因此節(jié)能效益顯著，8 個月即可收回全部投資。

五、結(jié)束語

目前該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，基本沒有維修工作量，因此該系統(tǒng)沒有設(shè)立專門的操作人員和維修人員。裝置運(yùn)行過程中采用DCS 自動控制，操作簡單。2012 年公司合成氨能力擴(kuò)建已完成后，該裝置已達(dá)到回收4000m3/h（標(biāo)態(tài)）脫碳閃蒸氣的能力。抽真空解吸氣其主要成分為CO2，現(xiàn)已送往公司液體 CO2裝置生產(chǎn)液體CO2，日產(chǎn)量可達(dá)40 噸。這樣既增加了公司的產(chǎn)品品種，又減小廢氣排放，達(dá)到了節(jié)能減排綜合利用的目的。