變壓吸附提純CO裝置技術(shù)改造綜述

王應(yīng)喜 許志紅 史萬義 申巖迎（新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司，河南新鄉(xiāng)453800）

變壓吸附提純CO裝置技術(shù)改造綜述

王應(yīng)喜 許志紅 史萬義 申巖迎（新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司，河南新鄉(xiāng)453800）

通過比較變壓吸附裝置圍繞CO產(chǎn)品氣降CH4進(jìn)行的兩次技術(shù)改造，指出設(shè)備的制造和裝配質(zhì)量是PSA裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，CO/CH4的分離關(guān)鍵在吸附劑篩選。

技術(shù)改造；CO產(chǎn)品氣降CH4；PU-1A吸附劑

中新化工變壓吸附（PSA）裝置是新鄉(xiāng)乙二醇項(xiàng)目的外圍配套裝置，主要任務(wù)是向下游乙二醇裝置提供原料氣（CO、H2）。裝置由北京北大先鋒科技有限公司設(shè)計(jì)，十一化建負(fù)責(zé)施工建設(shè)，2011年3月開始施工，2012年3月首次試車。

裝置設(shè)計(jì)處理氣量79200Nm3/h，CO產(chǎn)品氣22000 Nm3/h，H2產(chǎn)品氣42000 Nm3/h。

1 改造前PSA裝置運(yùn)行情況

1.1 原始設(shè)計(jì)參數(shù)：

組分氣流名稱CO250ppm原料氣79184.1單位產(chǎn)品H2產(chǎn)品CO CO 30.5 24156 98 21560 v% Nm3/h v% Nm3/h v% Nm3/h 1.1 871.2 0.75 165 0.1 42 68.32 54109.4 1.13 248.6 99.9 41958 N2 H2 CH40.06 47.5 0.12 26.4合計(jì)22000 42000

1.2 技術(shù)改造前實(shí)際運(yùn)行效果

項(xiàng)目CO產(chǎn)品氣N2% CO% CH4% H2%原料氣平均值0.98 29.53 0.43 69.02最大值8.11 32.99 1.07 71.87最小值0.42 24.75 0.20 65.51平均值0.64 97.74 1.13 0.46最大值1.58 99.03 2.83 0.88最小值0.19 96.00 0.50 0.20

1.3 試生產(chǎn)階段存在問題與原因分析

（1）產(chǎn)品氣甲烷含量高。主要原因是原料氣中CH4含量與設(shè)計(jì)條件相差較大，設(shè)計(jì)值0.06%，實(shí)際值0.43%，導(dǎo)致CO產(chǎn)品氣未能達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

（2）吸附劑泄漏；主要原因是吸附塔下分布器制造、裝配存在缺陷，生產(chǎn)過程中吸附劑泄漏，導(dǎo)致程控閥內(nèi)漏，影響裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 首次技改情況

2013年3月委托四川某公司圍繞產(chǎn)品氣降CH4對(duì)變壓吸附裝置進(jìn)行技術(shù)改造。

2.1 首次技改主要內(nèi)容：

（1）預(yù)處理工序?qū)⒆儨匚礁臑槌刈儔何?，將吸附劑全部更換為脫CH4專用吸附劑。

（2）CO提取工序取消原設(shè)計(jì)均壓限流調(diào)節(jié)閥，將原設(shè)計(jì)五塔吸附流程改為2塔吸附2塔串吸流程；更換部分脫CH4專用吸附劑。

2.2 首次技術(shù)改造后裝置運(yùn)行情況

（1）首次技術(shù)改造設(shè)計(jì)參數(shù)

組分氣流名稱單位H2產(chǎn)品CO原料氣產(chǎn)品H265 53033.5 0.01 2.2 99.9 48871.1 v% Nm3/h v% Nm3/h v% Nm3/h 2447.7 0.19 41.8 0.085 41.58 3 CO 31.5 25700.9 99.3 21846 0.005 2.45 CH40.5 407.95 0.5 110 0.01 4.89 N2 100 81590 100 22000 100 48920合計(jì)

（2）首次技術(shù)改造后實(shí)際運(yùn)行效果

項(xiàng)目CO產(chǎn)品氣N2% CO% CH4% H2%項(xiàng)目最大值4.85 34.77 1.09 71.62平均值0.69 97.69 0.82 0.68最大值2.07 98.71 2.26 7.94 CO產(chǎn)品氣最小值0.21 90.50 0.21 0.21 N2% CO% CH4% H2% 2013年5月份運(yùn)行數(shù)據(jù)原料氣平均值1.35 30.38 0.36 67.84 2013年8月份運(yùn)行數(shù)據(jù)原料氣平均值0.75 31.66 0.33 66.98最小值0.70 26.86 0.15 62.81最大值1.39 33.58 0.58 69.05最小值0.55 29.46 0.21 62.19平均值0.78 97.81 1.08 0.24最大值0.96 98.89 2.00 0.39最小值0.61 96.81 0.78 0.10

3 首次技術(shù)改造后存在的問題分析

(1)從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，CO產(chǎn)品氣中CH4含量沒有明顯降低，不能滿足下游生產(chǎn)技術(shù)要求。

(2)預(yù)處理裝置由變溫吸附改為變壓吸附后，吸附劑吸附甲醇后無法徹底再生，穿透至CO提取工序?qū)е挛絼┬阅芟陆?；同時(shí)均壓管線布局不甚合理，均壓速度過快，也在一定程度上加劇吸附劑粉化影響吸附劑性能。

(3)吸附塔下分布器仍然存在吸附劑泄漏。

4 第二次技術(shù)改造情況

4.1 第二次技術(shù)改造主要內(nèi)容

（1）恢復(fù)預(yù)處理工序北大先鋒原設(shè)計(jì)，更換全部吸附劑。

（2）PSA-CO工序在原北大先鋒設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加兩臺(tái)吸附塔；塔頂增加一條均壓管道，底部增加一條置換氣管道，增加吸附劑還原管線，調(diào)整裝置各步驟的時(shí)序。

（3）PSA-CO工序吸附劑全部更換為PU-1A吸附劑（銅基吸附劑），PSA-H2吸附劑重新返廠活化。

（4）按原北大先鋒設(shè)計(jì)整改吸附塔下分布器。

4.2 第二次技術(shù)改造設(shè)計(jì)參數(shù)

氣流名稱單位產(chǎn)品CO H2原料氣產(chǎn)品H267.5 42862.5 0.5 88 99.9 35164.8 v% Nm3/h v% Nm3/h v% Nm3/h CO 30.5 19367.5 99.3 178476.8 10ppm N2+Ar 1.5 952.5 0.1 17.6 0.1 35.2組分合計(jì)CH40.5 317.5 0.1 17.6 100 63500 100 17600 100 35200

4.3 第二次技術(shù)改造后運(yùn)行效果

項(xiàng)目CO產(chǎn)品氣2017年3月份運(yùn)行數(shù)據(jù)（生產(chǎn)負(fù)荷60%）原料氣N2% CO% CH4% H2%平均值1.073 29.96 0.26 65.72最大值3.44 32.98 0.55 67.57最小值0.65 20.05 0.07 62.39平均值0.17 99.31 0.13 0.35最大值0.37 99.45 0.26 0.65最小值0.09 98.50 0.07 0.23

從運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，PU-1A對(duì)CO具有優(yōu)良的選擇性，隨著下游裝置生產(chǎn)負(fù)荷逐漸提升，將在滿負(fù)荷狀態(tài)下對(duì)吸附劑性能進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，不斷積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

(1)設(shè)備的制造和裝配質(zhì)量是PSA裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，尤其是底部分布器，頂部格柵板等關(guān)鍵部位的裝配質(zhì)量對(duì)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

(2)CO產(chǎn)品氣的質(zhì)量受原料氣質(zhì)量、吸附劑的選擇、系統(tǒng)的運(yùn)行工況等多種因素影響，其中吸附劑的選擇是最為關(guān)鍵的因素。

(3)均壓管線的合理配置，可以合理控制均壓速度，延長(zhǎng)吸附劑的使用壽命，對(duì)程控閥的嚴(yán)密性、檢修周期和產(chǎn)品氣純度都有積極的影響，最為重要的是提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

[1]《以PU-1為吸附劑的變壓吸附分離CO新技術(shù)》；耿云峰、謝有暢等；2004中國(guó)煤炭加工與綜合利用戰(zhàn)略研討會(huì)論文集.

[2]《變壓吸附分離CO技術(shù)及其在羰基工業(yè)的應(yīng)用》；耿云峰、唐偉等；第十五屆全國(guó)化肥-甲醇技術(shù)年會(huì).