變壓吸附脫碳裝置二段逆放氣回收方式的優化

肖　聰，向紅星，楊曉勤，蔣遠華(湖北宜化集團有限責任公司　湖北宜昌　443000)

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變壓吸附脫碳裝置二段逆放氣回收方式的優化

肖聰，向紅星，楊曉勤，蔣遠華
(湖北宜化集團有限責任公司湖北宜昌443000)

摘要分析了變壓吸附脫碳裝置二段逆放氣回收至煤氣柜對系統的不利影響，提出了優化回收方式。改造措施實施后，煤氣中有效氣體體積分數提高3％，氨產量由410 t/d提高至420 t/d，噸氨壓縮機電耗下降21 kW·h，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞變壓吸附脫碳逆放氣優化

Optimization of Method of Inverse Vent Gas Recovery from Second Stage of PSA Decarburization Unit

Xiao Cong，Xiang Hongxing，Yang Xiaoqin，Jiang Yuanhua
(Hubei Yihua Group Limited Liability Company Hubei Yichang 443000)

Abstract The disadvantages to the system of recovering inverse vent gas from the second stage of pressure swing adsorption (PSA) decarburization unit to gas tank are analyzed，and optimized recovery method is suggested.After implementing revamp measures，volume fraction of effective component in coal gas increases by 3％，ammonia output increases from 410 t/d to 420t/d，and compressor power consumption per ton of ammonia drops by 21 kW·h，good economic benefit is obtained.

Keywords pressure swing adsorption (PSA) decarburization inverse vent gas optimization

隨著變壓吸附(PSA)吹掃脫碳工藝在合成氨生產中的廣泛應用，如何更好地回收再生過程中的有效氣體、降低消耗及提高裝置效能，成為廣大用戶越來越關心的問題。湖北宜化集團有限責任公司針對該問題，在集團下屬合成氨類子公司中進行了優化改造，取得了良好的經濟效益。

1　存在的問題

湖北宜化化工股份有限公司813廠區新系統合成氨裝置設計產能為420 t/d，PSA脫碳裝置采用最新的吹掃凈化流程，其設計二段逆放氣回收至煤氣柜。PSA脫碳裝置運行初期，合成氨產量僅為410 t/d，且吸附壓力偏低(16.9 MPa，設計值17.0 MPa)。合成氨裝置未達設計產能，PSA脫碳裝置吸附壓力偏低是主因。二段逆放氣和煤氣柜煤氣成分見表1。

表1　二段逆放氣和煤氣柜煤氣成分

由表1可以看出:二段逆放氣中的有效氣成分(CO + H2)含量偏低，其體積分數僅28.8％;二段逆放氣中N2和CO2含量相對于煤氣柜煤氣偏高。逆放氣壓力約為0.1 MPa，遠高于煤氣柜壓力，凈化逆放氣流量2 250 m3/h(標態)。

逆放氣回收至煤氣柜對合成氨系統的影響:①逆放氣反復回收和壓縮，降低了壓縮機一段的有效做功量;②CO2含量偏高，增大了PSA脫碳裝置入口CO2分壓，提高了一段吸附負荷;③進入PSA脫碳裝置的氫氮氣含量偏低，導致進入壓縮機后工段的氣量偏少，進而引起PSA脫碳壓力下降，不利于PSA脫碳裝置的運行。針對該問題，對二段逆放氣的回收進行了優化改造，即將二段逆放氣由回收至煤氣柜改為回收至PSA脫碳裝置一段。

2　優化改造措施

結合逆放氣特點，本次優化改造增加了1臺100 m3逆放氣回收緩沖罐，將二段逆放氣部分回收至一段均升段。

優化改造之前和之后二段逆放氣回收流程見圖1。

圖1　優化改造之前和之后二段逆放氣回收流程

3　優化改造措施實施前、后的對比分析

變壓吸附脫碳裝置主要是根據硅膠對CO2的選擇吸附特性，在壓力變化的工況下，利用硅膠對CO2吸附容量的變化，達到將CO2從合成氣中凈化脫除并回收CO2作為尿素生產原料的目的。

變壓吸附工藝調整具有以下特點:①在相同溫度下，吸附壓力越高，單位吸附劑吸附CO2容量越大［1］;②壓力越高，空速和空塔氣速均下降，氣體在吸附塔內有效停留時間延長，有利于CO2氣體的吸附［2］;③補入系統的煤氣量越多，越有利于系統壓力的提高，對吸附越有利。

改造后，達到了預期目標，變壓吸附脫碳裝置壓力上升、步時延長、氣體損失減少、壓縮機電耗下降(表2)，合成氨裝置得到有效優化。

表2　改造前、后PSA脫碳裝置運行參數對比

4　運行效果

湖北宜化化工股份有限公司813廠區新系統合成氨裝置的壓縮機一段進口新鮮煤氣打氣量增加2 250 m3/h(標態)，煤氣中φ(CO + H2)提高3％，氨產量由410 t/d提高至420 t/d，年因合成氨產量增加產生的效益為143萬元左右;噸氨壓縮機電耗下降21 kW·h，年節電效益為191萬元左右;合計年增加效益334萬元左右。優化改造措施實施前、后工藝參數對比見表3。

表3　優化改造措施實施前、后工藝參數對比

參考文獻

［1］梅華，陳道遠，姚虎卿，等.硅膠的二氧化碳吸附性能及其與微孔結構的關系［J］.天然氣化工，2004(5) : 21-25.

［2］陳敏恒，叢德滋，方圖南，等.化工原理［M］.第三版.北京:化學工業出版社，2006.

(收稿日期2015-08-13)

中圖分類號:TQ113.26 +4 1006-7779(2016) 01-0027-02

文獻標識碼:B

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