二氧化碳裝置優(yōu)化改造運行總結(jié)

徐 賀

(浙江晉巨化工有限公司,浙江 衢州 324004)

浙江晉巨化工公司(以下簡稱“晉巨化工”)的二氧化碳裝置承擔(dān)著回收合成氨生產(chǎn)過程中二氧化碳排放氣的功能,從合成氨系統(tǒng)的尾氣中提取高附加值的液體二氧化碳。二氧化碳設(shè)計產(chǎn)能為30 kt/a,經(jīng)過幾年的改造,裝置產(chǎn)能達到65 kt/a。

來自合成氨裝置含雜質(zhì)的二氧化碳尾氣經(jīng)過凈化工序脫硫、加氧燃燒脫烴、脫水工序去除雜質(zhì),經(jīng)氨冷器轉(zhuǎn)化為液體,再利用提純精餾塔在塔內(nèi)實現(xiàn)氣液兩相多次熱量、質(zhì)量交換,去除輕組分,實現(xiàn)產(chǎn)品精制。此工藝流程存在工業(yè)級二氧化碳產(chǎn)品過度加工,產(chǎn)品品質(zhì)達到99.95%,遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn),但存在裝置能耗高、提純塔液化氨冷器面積小、液化能力不足、系統(tǒng)阻力高等問題。為克服現(xiàn)有工藝技術(shù)中存在的缺陷,降低系統(tǒng)阻力、提高裝置生產(chǎn)能力,晉巨化工決定對工業(yè)級二氧化碳工藝流程進行技術(shù)改造,優(yōu)化凈化工序流程、增加提純塔液化氨冷器換熱面積、改變提純塔塔釜液化氨冷器位置。改造工作于2022年5月完成并投用,經(jīng)過6個月的運行發(fā)現(xiàn),改造后的二氧化碳生產(chǎn)裝置阻力大幅下降,裝置產(chǎn)能得到提升,運行電耗大幅下降,節(jié)能效益明顯。

1 改造前工藝狀況

1.1 工藝流程

65 kt/a二氧化碳生產(chǎn)裝置采用廢二氧化碳?xì)鉃樵蟍1],生產(chǎn)液體二氧化碳。二氧化碳?xì)饨?jīng)壓縮機提壓至2.86 MPa,在凈化工序利用干法脫硫去除有機硫和無機硫,在脫烴催化劑的作用下,加氧燃燒將烴類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,進而去除原料氣中的烴類雜質(zhì);再經(jīng)過3A分子篩干燥,脫除氣體中的飽和水[2]。

凈化后的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)氨冷液化后進入提純精餾塔,在塔內(nèi)實現(xiàn)氣液兩相傳質(zhì)傳熱,塔頂脫除輕組分,塔底產(chǎn)品采出。

1.2 存在的問題

(1) 運用VSM價值流分析后,發(fā)現(xiàn)原始工業(yè)級CO2裝置工藝按食品等級要求設(shè)計,凈化工序包含預(yù)脫硫、一級水解、一級脫硫、二級脫硫、二級水解、三級脫硫、脫烴等環(huán)節(jié),工業(yè)級產(chǎn)品過度凈化加工,凈化工序能耗高。

(2) 工業(yè)級提純塔以提餾段為主,CO2裝置提純塔塔釜氨冷液化能力不足,提純塔放空量增加,造成產(chǎn)量損失。

(3) 提純塔塔釜氨冷器位于一樓,提純精餾塔入料口位于三樓框架,距離塔釜氨冷器12 m,液體CO2至提純精餾塔入料口管線阻力大。

2 改造措施

2.1 改造內(nèi)容

(1) 簡化生產(chǎn)流程,消除質(zhì)量過剩。優(yōu)化工業(yè)級二氧化碳工藝流程,取消凈化工序中一級水解、二級水解、三級脫硫及脫烴等環(huán)節(jié),消除過度加工,降低系統(tǒng)阻力[3]。

(2) 優(yōu)化氨冷配置,提升裝置收率。將提純塔塔釜氨冷器進行更新,換熱面積由120m2加大到210m2,增加液化能力,提升進料液化率。

(3) 將提純塔塔釜氨冷器從地面移位至三樓框架,塔釜氨冷器位于提純塔進料口上方,液化后CO2可直接進入提純塔,減少提純塔進料管道阻力。

2.2 技改流程

改造后流程見圖1。

3 改造效果

改造前后工藝運行數(shù)據(jù)對比見表1。

由表1可以看出,工業(yè)級裝置改造后,產(chǎn)品純度符合國家標(biāo)準(zhǔn),阻力下降了0.6 MPa,壓縮機可以滿負(fù)荷運行,工業(yè)級裝置產(chǎn)能達到8.5萬t/a,工業(yè)級CO2裝置解決了過度加工、產(chǎn)品質(zhì)量過高問題,生產(chǎn)成本進一步降低。

經(jīng)實際運行證明,在工業(yè)級二氧化碳裝置生產(chǎn)負(fù)荷達到85 kt/a的狀況下,噸二氧化碳電耗由235 kW·h下降至205 kW·h,噸二氧化碳耗電量減少30 kW·h,全年可減少用電量255×104kW·h。

4 結(jié)語

通過此次工藝技術(shù)改造,工藝流程得到簡化,裝置生產(chǎn)消耗進一步降低,合成氨裝置排放尾氣二氧化碳的綜合利用率得到有效提高,實現(xiàn)減碳減排、變廢為寶,工業(yè)級CO2裝置產(chǎn)能大幅度提升[5]。該改造符合低投入、高產(chǎn)出、低消耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的要求。