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(shù)在變壓吸附脫碳裝置中的應(yīng)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(wèn)題,采用18臺(tái)吸附塔9次均壓雙抽真空工藝進(jìn)行改造。改造完成后,變壓吸附裝置的脫碳效率進(jìn)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(jiǎn)稱晉巨化工)低壓甲醇裝置變壓吸附脫碳工藝采用24臺(tái)吸附塔17次均壓抽真空流程,將來(lái)自變換工序的變換氣經(jīng)吸附塔的物理吸附,凈化脫除二氧化碳?xì)怏w,凈化后的氣體經(jīng)往復(fù)式壓縮機(jī)四、五段提壓后送至甲醇合成塔生產(chǎn)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(dá)到飽和狀態(tài),吸附過(guò)程停止,利用物理吸附的可逆性,通過(guò)17次均壓降,將吸附質(zhì)二氧化碳?xì)怏w解吸出,吸附劑得到初步再生。均壓降過(guò)程中分離出的順?lè)艢猬F(xiàn)場(chǎng)高空排放,為使吸附劑得到完全再生,采用2臺(tái)水環(huán)式真空泵混抽真空方法進(jìn)一步解吸,真空解吸產(chǎn)生的富碳?xì)馑椭猎鞖廛囬g吹風(fēng)氣裝置燃燒[1-3]。經(jīng)對(duì)順?lè)艢饧案惶細(xì)獾臍怏w成分進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)順?lè)艢庵械挠行怏w積分?jǐn)?shù)約為60%,而富碳?xì)庵卸趸俭w積分?jǐn)?shù)約為79.5%,二氧化碳含量未達(dá)到理想指標(biāo),變壓吸附裝置存在脫碳效率低、有效氣損失等現(xiàn)象。
為進(jìn)一步提高變壓吸附裝置的脫碳效率、回收順?lè)艢庵械挠行猓瑫x巨化工決定與四川天人化學(xué)工程有限公司合作,對(duì)變壓吸附裝置進(jìn)行工藝技術(shù)改造,采用18臺(tái)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(jīng)6個(gè)月的運(yùn)行,變壓吸附裝置的脫碳效率得到進(jìn)一步提高,實(shí)現(xiàn)了對(duì)順?lè)艢饧案惶細(xì)庵杏行獾某浞只厥?,凈化后的氣體中有效氣流量顯著增加,節(jié)能效益明顯。
吸附塔末均降結(jié)束后,塔內(nèi)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(nèi)的死空間,另一部分為吸附在吸附劑上。為進(jìn)一步降低抽真空前吸附塔內(nèi)壓力,吸附塔采用塔頂和塔底順?lè)?,將吸附塔?nèi)氣體高空排放,此過(guò)程造成部分有效氣損失;2臺(tái)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。
2.1 改造內(nèi)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(duì)法蘭,該法蘭處安裝1塊盲板,同時(shí)從吸附塔A西側(cè)抽真空管處新增管道至水環(huán)式真空泵進(jìn)口總管,并在1#~3#水環(huán)式真空泵進(jìn)口總管之間安裝2只蝶閥,將原抽真空系統(tǒng)分為吸附塔A~L和吸附塔M~X兩組系統(tǒng)。
(2)將凈化后的氣體出口管由吸附塔A西側(cè)引出改為由吸附塔X西側(cè)引出,進(jìn)而減少氣體流通時(shí)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(shí),氣體進(jìn)入各吸附塔的流量均勻分配,進(jìn)而提高吸附塔的吸附效果。
通過(guò)對(duì)變壓吸附系統(tǒng)管道改造,進(jìn)而減少氣體流通阻力,提高變換氣進(jìn)入吸附塔的壓力,同時(shí)使雙抽真空流程運(yùn)行時(shí)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(tái)吸附塔在每次循環(huán)時(shí)間內(nèi)吸附分離的二氧化碳?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)增加25%。
2.2 技術(shù)特點(diǎn)
(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?xì)怏w的分壓提升,致使二氧化碳?xì)怏w在吸附劑上的吸附量增加,單臺(tái)吸附塔的有效吸附負(fù)荷提升,吸附效率提高。
(2)因單臺(tái)吸附塔的有效吸附負(fù)荷得到提升,變壓吸附裝置吸附效率提高,整體工作循環(huán)時(shí)間增加,進(jìn)而單位時(shí)間內(nèi)吸附塔再生次數(shù)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?lè)挪襟E,消除順?lè)胚^(guò)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(guò)程改為分兩組抽真空后,吸附塔再生時(shí)真空度進(jìn)一步提高,吸附劑再生效果進(jìn)一步得到加強(qiáng),富碳?xì)庵卸趸細(xì)怏w含量大幅提高。
(5)技改實(shí)施后,末均降壓力得到進(jìn)一步降低,吸附塔內(nèi)死空間及吸附劑吸附的有效氣含量減少,吸附劑再生過(guò)程中有效氣損耗減少。
改造項(xiàng)目實(shí)施后,順?lè)艢庵械挠行獾玫饺炕厥?,富碳?xì)庵笑?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(biāo)態(tài))。按裝置運(yùn)行時(shí)間8 000 h、有效氣0.6元/ m3(標(biāo)態(tài))計(jì),則年可累計(jì)增加有效氣流量1.24×106m3/h(標(biāo)態(tài)),年可增加經(jīng)濟(jì)效益74.4萬(wàn)元。
作為新型的氣體分離凈化技術(shù),符合國(guó)家節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策,與原吸附技術(shù)相比,高空排放的順?lè)艢獾玫接行Щ厥?,進(jìn)而減少對(duì)周邊環(huán)境的污染,凈化了工作環(huán)境。
通過(guò)此次工藝技術(shù)改造,變壓吸附裝置的脫碳效率進(jìn)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行,取得較好經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。該技術(shù)對(duì)變壓吸附裝置有效氣的回收,對(duì)裝置吸附效率的提升有較大幫助,變壓吸附脫碳技術(shù)真正上了一個(gè)新的臺(tái)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(yùn)行小結(jié)[J].河南化工,2005(9):30- 31.
[3] 王燕春,王寶明,唐行國(guó).兩段法變壓吸附脫碳裝置應(yīng)用總結(jié)[J].化肥工業(yè),2009(6):6- 8.
[4] 張順平,楊明.PSA脫碳裝置優(yōu)化工藝運(yùn)行總結(jié)[J].小氮肥,2010(8):7- 8.
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1674- 2931(2017)03- 0023- 02
2016- 11- 16)