有效氣回收技術在變壓吸附脫碳裝置中的應用

徐 賀，柴小飛，謝 毅

(浙江晉巨化工有限公司，浙江衢州 324004)

有效氣回收技術在變壓吸附脫碳裝置中的應用

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題，采用18臺吸附塔9次均壓雙抽真空工藝進行改造。改造完成后，變壓吸附裝置的脫碳效率進一步提高，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(以下簡稱晉巨化工)低壓甲醇裝置變壓吸附脫碳工藝采用24臺吸附塔17次均壓抽真空流程，將來自變換工序的變換氣經吸附塔的物理吸附，凈化脫除二氧化碳氣體，凈化后的氣體經往復式壓縮機四、五段提壓后送至甲醇合成塔生產甲醇；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，最終達到飽和狀態，吸附過程停止，利用物理吸附的可逆性，通過17次均壓降，將吸附質二氧化碳氣體解吸出，吸附劑得到初步再生。均壓降過程中分離出的順放氣現場高空排放，為使吸附劑得到完全再生，采用2臺水環式真空泵混抽真空方法進一步解吸，真空解吸產生的富碳氣送至造氣車間吹風氣裝置燃燒[1-3]。經對順放氣及富碳氣的氣體成分進行分析，發現順放氣中的有效氣體積分數約為60%，而富碳氣中二氧化碳體積分數約為79.5%，二氧化碳含量未達到理想指標，變壓吸附裝置存在脫碳效率低、有效氣損失等現象。

為進一步提高變壓吸附裝置的脫碳效率、回收順放氣中的有效氣，晉巨化工決定與四川天人化學工程有限公司合作，對變壓吸附裝置進行工藝技術改造，采用18臺吸附塔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6個月的運行，變壓吸附裝置的脫碳效率得到進一步提高，實現了對順放氣及富碳氣中有效氣的充分回收，凈化后的氣體中有效氣流量顯著增加，節能效益明顯。

1 存在的問題

吸附塔末均降結束后，塔內殘存部分有效氣，此有效氣可分為兩部分：一部分為存在塔內的死空間，另一部分為吸附在吸附劑上。為進一步降低抽真空前吸附塔內壓力，吸附塔采用塔頂和塔底順放，將吸附塔內氣體高空排放，此過程造成部分有效氣損失；2臺真空泵混抽真空，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對法蘭，該法蘭處安裝1塊盲板，同時從吸附塔A西側抽真空管處新增管道至水環式真空泵進口總管，并在1#～3#水環式真空泵進口總管之間安裝2只蝶閥，將原抽真空系統分為吸附塔A～L和吸附塔M～X兩組系統。

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

通過對變壓吸附系統管道改造，進而減少氣體流通阻力，提高變換氣進入吸附塔的壓力，同時使雙抽真空流程運行時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，每臺吸附塔在每次循環時間內吸附分離的二氧化碳氣體體積分數增加25%。

2.2 技術特點

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

(2)因單臺吸附塔的有效吸附負荷得到提升，變壓吸附裝置吸附效率提高，整體工作循環時間增加，進而單位時間內吸附塔再生次數減少，有效氣損耗減少。

(3)利用程序改造，取消吸附塔塔頂、塔底順放步驟，消除順放過程中損失的有效氣體，使凈化氣中有效氣流量得到提高。

(4)吸附劑再生過程改為分兩組抽真空后，吸附塔再生時真空度進一步提高，吸附劑再生效果進一步得到加強，富碳氣中二氧化碳氣體含量大幅提高。

(5)技改實施后，末均降壓力得到進一步降低，吸附塔內死空間及吸附劑吸附的有效氣含量減少，吸附劑再生過程中有效氣損耗減少。

3 改造效果

改造項目實施后，順放氣中的有效氣得到全部回收，富碳氣中φ(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(標態)。按裝置運行時間8 000 h、有效氣0.6元/ m3(標態)計，則年可累計增加有效氣流量1.24×106m3/h(標態)，年可增加經濟效益74.4萬元。

作為新型的氣體分離凈化技術，符合國家節能減排和循環經濟的產業政策，與原吸附技術相比，高空排放的順放氣得到有效回收，進而減少對周邊環境的污染，凈化了工作環境。

4 結語

通過此次工藝技術改造，變壓吸附裝置的脫碳效率進一步提高，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現長周期平穩運行，取得較好經濟效益，達到節能降耗的目的。該技術對變壓吸附裝置有效氣的回收，對裝置吸附效率的提升有較大幫助，變壓吸附脫碳技術真正上了一個新的臺階。

[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行小結[J].河南化工，2005(9)：30- 31.

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

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

TQ028.1+5

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1674- 2931(2017)03- 0023- 02

2016- 11- 16)