變壓吸附回收發生貯斗置換尾氣中乙炔技術

寧全崗

（山西榆社化工股份有限公司，山西 晉中 000000）

變壓吸附回收發生貯斗置換尾氣中乙炔技術

寧全崗

（山西榆社化工股份有限公司，山西 晉中 000000）

介紹了山西榆社化工有限公司采用變壓吸附法回收發生器貯斗尾氣中乙炔的技術特點和經濟性，并總結了該技術的運行情況。

乙炔；變壓吸附；回收技術

以電石法制備氯乙烯單體技術路線是中國氯堿工業生產聚氯乙烯的主要方法。由于該工藝路線的乙炔發生器貯斗在加料前需大量氮氣置換，在置換貯斗過程中，置換后尾氣中有8%～20%的乙炔氣，既污染環境，又浪費乙炔，造成了生產成本上升，這一問題一直是困擾聚氯乙烯企業的難題。

通過對活性炭吸附、膜吸附、變溫吸附和變壓吸附的調研和小試，山西榆社化工股份有限公司選擇采用變壓吸附回收置換貯斗后尾氣的乙炔技術。

1 原料氣組成及產品氣要求

1.1 原料氣條件

（1）尾氣組成（見表1）；

表1 尾氣成分表

（2）尾氣輸入壓力：常壓，按0.01 MPa考慮；（3）尾氣溫度：常溫；

（4）尾氣流量：200 Nm3/h。

1.2 產品氣指標

（1）產品氣中C2H2回收率≥99%；

（2）產品氣壓力：10～20 kPa；

（3）產品氣溫度：常溫。

2 流程簡述

乙炔尾氣回收流程示意圖見圖1。

圖1 乙炔尾氣回收流程示意圖

裝置由緩沖罐、水洗塔、凈化塔及相關程控閥、調節閥通過管道連接而成，首先將6臺發生器貯斗不斷排出的氮氣置換后的尾氣匯集到原料氣緩沖罐，經水洗后加壓約0.08 MPa，進入尾氣回收裝置。在此，由入口端通入原料氣、乙炔等吸附能力較強的組分，被吸附后氮氣等排出凈化塔，作為放空氣放空，被吸附的乙炔等氣體在送放和抽空階段解吸出來，作為產品氣輸送到乙炔氣柜回收利用。

由于裝置氮氣可能瞬間氧含量偏高，在每個發生器氮氣出口配置氧含量在線分析儀，當氧含量超過設定值后，自動將部分置換氣放空處理，確保回收氣體在較低的安全范圍內。

3 裝置主要配置

3.1 非標設備（見表2）

表2 非標設備表

3.2 動力設備（見表3）

表3 動力設備表

3.3 吸附材料

采用以下各種專用吸附材料：KY1301、KY1302、KY1303、KY1305，見表4。

表4 吸附材料規格表

3.4 程序控制閥門

程控閥是變壓吸附裝置完成工藝過程的重要部件，亦是裝置實現正常運轉、可靠工作的關鍵設備。由于變壓吸附裝置工藝的特殊性，需要大量的程控閥頻繁動作，因此，程控閥的操作指標和要求均較一般閥門高，除了應具有良好的密閉性能、快速的啟閉速度和調節能力外，還必須能在頻繁動作下長期可靠運行。

3.5 控制系統和儀器儀表

（1）概述

PSA裝置的特點是程序控制閥門多，程控閥門切換時間短、動作頻繁，順序控制結合常規模擬控制。

（2）控制范圍

控制范圍是界區內的所有程控閥的開關、閥位檢測，及裝置的壓力、溫度、流量、調節等監控回路，還包括動力設備的開停車狀態等。

（3）控制系統

a.順序控制系統。所有程控開關閥按照事先給定的邏輯程序順序執行；

b.常規PID控制系統。部分調節回路以壓力、流量或液位為控制對象實現常規PID控制；

c.順序控制結合曲線控制系統。這種控制方式目的是將某一個吸附塔的壓力；在一定的時間內平穩地從一個壓力點升高或減低到另一個壓力點，來保證變壓吸附工況的穩定；

d.聯鎖控制系統。包括PSA裝置安全聯鎖、動力設備開停車聯鎖等；

e.故障自動檢測切換系統。故障自動檢測切換專家診斷系統完成的功能是在同一套PSA裝置中，可實現多個吸附塔的任意組合和任意切換，即可在裝置出現故障時報警并自動及時切換，保證產品質量，重新組合，穩定生產避免非計劃停車；又可在不停車的情況下，有計劃地進行維修，確保PSA裝置的長期、穩定、安全運行，同時大大提高裝置操作的靈活性；

f.自調整優化控制系統。該智能控制系統可根據原料氣組成和壓力的變化、產品質量或控制指標等的變化，自動對吸附時間、調節閥開度等操作參數進行調整，使裝置始終處于最佳的運行狀況，避免了操作人員調整不及時或操作水平的不同而對裝置運行效果的影響。

（4）現場儀表選型

a.充分考慮現場儀表先進、可靠、穩定和較好的性能；b.在動作頻繁且對性能有特別要求的電磁閥、閥位檢測開關，采用進口儀表，現場儀表選型情況見表5。

表5 現場儀表選型表

4 裝置經濟效益

以20萬t/a聚氯乙烯計算，回收乙炔發生器貯斗用氮氣置換出來尾氣中的乙炔，按平均含量16%考慮，尾氣流量200 Nm3/h，該回收裝置對乙炔的回收率按99%考慮，每年（按8 000 h計算）可回收的量如下。

200×0.16×0.99×8 000 h=253 440（Nm3）

電石的平均發氣量按285 Nm3/t來考慮，每年回收的乙炔折電石量為889.3 t，電石按2 600元/t考慮，每年可創造效益231.218萬元。

尾氣中回收的乙炔，不僅可以帶來經濟效益，也可以帶來顯著的環保效益和社會效益。

5 工藝及裝置的特點

（1）裝置從水洗、凈化、吸附工藝設計，合理、簡潔，整個裝置DCS控制，整個回收過程精確自控。

（2）起關鍵作用吸附劑，吸附劑強度高、效率高、壽命長、吸附劑選擇合理。

（3）整個系統安全性高，系統成套性強，保證了清凈、安全高效。

6 結束

為了讓企業實現更清凈的綠色發展，企業對所有尾氣進行綜合治理，讓污染回歸資源，讓尾排變為空氣，為企業綠化發展、健康發展、科學發展奠定了良好基礎。

PSA recovery ofacetylene technology ofsbustitation tailgas in storage tank ofgenerator

NING Quan-gang

（ShanxiYushe ChemicalCo.,Ltd.,Jinzhong 031800，China）

This paperintroduces the technicalcharacteristics and economy ofacetylene recovery from tailgas ofstorage tank ofgeneratorby PSA，and summarizes the operation ofthis technology.

acetylene；PSA；recovery technology

TQ325.3

B

1009－1785(2017)08-0019-02

2017-03-10