二氧化碳裝置優(yōu)化改造運(yùn)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(jiǎn)稱(chēng)“晉巨化工”)的二氧化碳裝置承擔(dān)著回收合成氨生產(chǎn)過(guò)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(jì)產(chǎn)能為30 kt/a,經(jīng)過(guò)幾年的改造,裝置產(chǎn)能達(dá)到65 kt/a。

來(lái)自合成氨裝置含雜質(zhì)的二氧化碳尾氣經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)氣液兩相多次熱量、質(zhì)量交換,去除輕組分,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品精制。此工藝流程存在工業(yè)級(jí)二氧化碳產(chǎn)品過(guò)度加工,產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到99.95%,遠(yuǎn)高于國(guó)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(wèn)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(duì)工業(yè)級(jí)二氧化碳工藝流程進(jìn)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(guò)6個(gè)月的運(yùn)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(yùn)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(jī)提壓至2.86 MPa,在凈化工序利用干法脫硫去除有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫,在脫烴催化劑的作用下,加氧燃燒將烴類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,進(jìn)而去除原料氣中的烴類(lèi)雜質(zhì);再經(jīng)過(guò)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(jìn)入提純精餾塔,在塔內(nèi)實(shí)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(wèn)題

(1) 運(yùn)用VSM價(jià)值流分析后,發(fā)現(xiàn)原始工業(yè)級(jí)CO2裝置工藝按食品等級(jí)要求設(shè)計(jì),凈化工序包含預(yù)脫硫、一級(jí)水解、一級(jí)脫硫、二級(jí)脫硫、二級(jí)水解、三級(jí)脫硫、脫烴等環(huán)節(jié),工業(yè)級(jí)產(chǎn)品過(guò)度凈化加工,凈化工序能耗高。

(2) 工業(yè)級(jí)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(xiàn)阻力大。

2 改造措施

2.1 改造內(nèi)容

(1) 簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程,消除質(zhì)量過(guò)剩。優(yōu)化工業(yè)級(jí)二氧化碳工藝流程,取消凈化工序中一級(jí)水解、二級(jí)水解、三級(jí)脫硫及脫烴等環(huán)節(jié),消除過(guò)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(jìn)行更新,換熱面積由120m2加大到210m2,增加液化能力,提升進(jìn)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(jìn)料口上方,液化后CO2可直接進(jìn)入提純塔,減少提純塔進(jìn)料管道阻力。

2.2 技改流程

改造后流程見(jiàn)圖1。

3 改造效果

改造前后工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

由表1可以看出,工業(yè)級(jí)裝置改造后,產(chǎn)品純度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),阻力下降了0.6 MPa,壓縮機(jī)可以滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,工業(yè)級(jí)裝置產(chǎn)能達(dá)到8.5萬(wàn)t/a,工業(yè)級(jí)CO2裝置解決了過(guò)度加工、產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)高問(wèn)題,生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。

經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明,在工業(yè)級(jí)二氧化碳裝置生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)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(yǔ)

通過(guò)此次工藝技術(shù)改造,工藝流程得到簡(jiǎn)化,裝置生產(chǎn)消耗進(jìn)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(shí)現(xiàn)減碳減排、變廢為寶,工業(yè)級(jí)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。