有效气回收技术在变压吸附脱碳装置中的应用

徐 贺，柴小飞，谢 毅

(浙江晋巨化工有限公司，浙江衢州 324004)

有效气回收技术在变压吸附脱碳装置中的应用

徐 贺，柴小飞，谢 毅

(浙江晋巨化工有限公司，浙江衢州 324004)

分析了低压甲醇装置变压吸附脱碳工艺存在有效气损失的问题，采用18台吸附塔9次均压双抽真空工艺进行改造。改造完成后，变压吸附装置的脱碳效率进一步提高，有效气得到充分回收，净化后的气体中有效气流量显著增加。

变压吸附；脱碳；有效气

浙江晋巨化工有限公司(以下简称晋巨化工)低压甲醇装置变压吸附脱碳工艺采用24台吸附塔17次均压抽真空流程，将来自变换工序的变换气经吸附塔的物理吸附，净化脱除二氧化碳气体，净化后的气体经往复式压缩机四、五段提压后送至甲醇合成塔生产甲醇；随着变换气不断流入吸附塔，吸附剂中二氧化碳浓度不断提高，最终达到饱和状态，吸附过程停止，利用物理吸附的可逆性，通过17次均压降，将吸附质二氧化碳气体解吸出，吸附剂得到初步再生。均压降过程中分离出的顺放气现场高空排放，为使吸附剂得到完全再生，采用2台水环式真空泵混抽真空方法进一步解吸，真空解吸产生的富碳气送至造气车间吹风气装置燃烧[1-3]。经对顺放气及富碳气的气体成分进行分析，发现顺放气中的有效气体积分数约为60%，而富碳气中二氧化碳体积分数约为79.5%，二氧化碳含量未达到理想指标，变压吸附装置存在脱碳效率低、有效气损失等现象。

为进一步提高变压吸附装置的脱碳效率、回收顺放气中的有效气，晋巨化工决定与四川天人化学工程有限公司合作，对变压吸附装置进行工艺技术改造，采用18台吸附塔9次均压双抽真空流程[4]。改造工作于2015年7月完成并投用，经6个月的运行，变压吸附装置的脱碳效率得到进一步提高，实现了对顺放气及富碳气中有效气的充分回收，净化后的气体中有效气流量显著增加，节能效益明显。

1 存在的问题

吸附塔末均降结束后，塔内残存部分有效气，此有效气可分为两部分：一部分为存在塔内的死空间，另一部分为吸附在吸附剂上。为进一步降低抽真空前吸附塔内压力，吸附塔采用塔顶和塔底顺放，将吸附塔内气体高空排放，此过程造成部分有效气损失；2台真空泵混抽真空，受管道阻力的影响，造成部分吸附塔再生效果差，变压吸附装置的脱碳效率低。

2 改造措施

2.1 改造内容

(1)在吸附塔A～L(南面)与吸附塔M～X(北面)抽真空连通管上增加1对法兰，该法兰处安装1块盲板，同时从吸附塔A西侧抽真空管处新增管道至水环式真空泵进口总管，并在1#～3#水环式真空泵进口总管之间安装2只蝶阀，将原抽真空系统分为吸附塔A～L和吸附塔M～X两组系统。

(2)将净化后的气体出口管由吸附塔A西侧引出改为由吸附塔X西侧引出，进而减少气体流通时的管道阻力，确保在改造为吸附塔A～L和M～X两组抽真空流程时，气体进入各吸附塔的流量均匀分配，进而提高吸附塔的吸附效果。

通过对变压吸附系统管道改造，进而减少气体流通阻力，提高变换气进入吸附塔的压力，同时使双抽真空流程运行时各吸附塔气体流量均匀分配，提高了各吸附塔吸附效率及再生效果，每台吸附塔在每次循环时间内吸附分离的二氧化碳气体体积分数增加25%。

2.2 技术特点

(1)变换气到吸附塔的流通阻力减小，吸附压力增大，变换气中二氧化碳气体的分压提升，致使二氧化碳气体在吸附剂上的吸附量增加，单台吸附塔的有效吸附负荷提升，吸附效率提高。

(2)因单台吸附塔的有效吸附负荷得到提升，变压吸附装置吸附效率提高，整体工作循环时间增加，进而单位时间内吸附塔再生次数减少，有效气损耗减少。

(3)利用程序改造，取消吸附塔塔顶、塔底顺放步骤，消除顺放过程中损失的有效气体，使净化气中有效气流量得到提高。

(4)吸附剂再生过程改为分两组抽真空后，吸附塔再生时真空度进一步提高，吸附剂再生效果进一步得到加强，富碳气中二氧化碳气体含量大幅提高。

(5)技改实施后，末均降压力得到进一步降低，吸附塔内死空间及吸附剂吸附的有效气含量减少，吸附剂再生过程中有效气损耗减少。

3 改造效果

改造项目实施后，顺放气中的有效气得到全部回收，富碳气中φ(CO2)由79.5%升至85.0%，净化气中φ(CO2)由原4.0%降至3.2%，净化气中有效气流量增加了155 m3/h(标态)。按装置运行时间8 000 h、有效气0.6元/ m3(标态)计，则年可累计增加有效气流量1.24×106m3/h(标态)，年可增加经济效益74.4万元。

作为新型的气体分离净化技术，符合国家节能减排和循环经济的产业政策，与原吸附技术相比，高空排放的顺放气得到有效回收，进而减少对周边环境的污染，净化了工作环境。

4 结语

通过此次工艺技术改造，变压吸附装置的脱碳效率进一步提高，有效气得到充分回收，净化后气体中有效气流量显著增加。目前该变压吸附脱碳装置已实现长周期平稳运行，取得较好经济效益，达到节能降耗的目的。该技术对变压吸附装置有效气的回收，对装置吸附效率的提升有较大帮助，变压吸附脱碳技术真正上了一个新的台阶。

[1] 张顺平,张宁.变换气变压吸附装置改造[J].小氮肥，2012(9)：9- 10.

[2] 魏君婷,梁开太,梁志勇.变压吸附脱碳工艺运行小结[J].河南化工，2005(9)：30- 31.

[3] 王燕春,王宝明,唐行国.两段法变压吸附脱碳装置应用总结[J].化肥工业，2009(6)：6- 8.

[4] 张顺平,杨明.PSA脱碳装置优化工艺运行总结[J].小氮肥，2010(8):7- 8.

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1674- 2931(2017)03- 0023- 02

2016- 11- 16)