變壓吸附脫碳

1、山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團)股份有限公司臨猗分公司50000 m 3/h變壓吸附脫碳變壓吸附裝置在我公司的應用山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）股份有限公司臨猗分公司 摘要：介紹了我公司變壓吸附脫碳工藝的流程和裝置的亮點及變壓吸附工藝節(jié)能環(huán) 保的、自動化程度高等特點，對新建合成氨廠的凈化工藝的選擇提供了借鑒。關鍵詞：變壓吸附脫碳；裝置的亮點；節(jié)能環(huán)保；投資1 變壓吸附脫碳項目簡介1.1 概述臨猗分公司50000m 3/ h變壓吸附裝置由成都華西化工科技有限公 司設計并負責提供界區(qū)內(nèi)的程控閥、吸附劑及真空泵等設備，項目于 2008年三月份動工， 2009年7月投運，總投資約 2700萬元。裝置投運 后整體運行

2、良好， 各項主控指標均能達到或超過設計要求， 有效氣體的 回收率達到國內(nèi)同行業(yè)先進水平。1.2 裝置的亮點1.2.1 吸附塔分布器結構合理，減少了床層死空間，有利于提高有 效氣體的回收率；1.2.2 兩段運行采用同步工藝，在設備數(shù)量和管道不增加的前提 下，多了一次均壓，有利于提高有效氣體的回收率；1.2.3 兩段采用雙塔同時抽真空， 同單塔抽真空相比， 抽空時間長， 吸附劑的解吸時間長， 吸附劑利用率高， 真空泵的能耗分布更合理， 有 利于控制產(chǎn)品二氧化碳的品質(zhì)。2 變壓吸附脫碳主要指標本裝置以變換氣為原料，采用兩段變壓吸附工藝分離并提純變換氣中 CO2 的成套裝置。裝置設計處理能力：5000

3、0Nrr/h設計壓力：1.7MPa凈化氣中CO含量：w 0.4%全系統(tǒng)壓差：w 0.08MPaCO氣體純度：98.5%3流程簡述3.1流程簡圖PSA- U次順放氣3.2文字流程本裝置采用兩段VPSA工藝流程，第一段PSA-I工序采用12-2- 11D-12R/ VPSA流程用于變換氣中 CO提純；第二段 PSA-II工序 采用12-2- (11D+PP1+PP) -11R/VPSA流程用于脫除變換氣中的剩余CG。3.2.1 PSA -I 工序流程PSA-I工序采用12-2- 11D-12R/ VPSA流程，由12臺吸附塔、3臺CO緩沖罐、1臺分液罐、4臺均壓罐、3臺真空泵組成，其工作過程包 括

4、吸附、均壓、逆放、真空、升壓等過程，具體描述如下：a. 吸附過程壓力為1.7Mpa的變換氣自裝置外來，經(jīng)分液罐中分離掉其中夾帶 的液滴，然后自塔底進入 PSA-I工序中正處于吸附狀態(tài)的吸附塔（同時有2個吸附塔處于吸附狀態(tài)）內(nèi)。在多種吸附劑的依次選擇吸附下， 其中的HOCO等組分被吸附下來，未被吸附的中間凈化氣從塔頂流出， 經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后去 PSA-II工序進一步脫出CO2當被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿（稱為吸附前沿）到達床層出口預留段 時，關掉該吸附塔的原料氣進料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附 床開始轉(zhuǎn)入再生過程。b. 均壓降壓過程這是在吸附過程結束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氮 氣

5、及一氧化碳放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程 不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氮氣及一氧化碳的過程，本 流程共包括11次均壓降壓過程以保證氫氮氣及一氧化碳的充分回收。c. 順放過程均壓結束后，將吸附塔內(nèi)余壓氣體順著吸附方向進行順放回收，順放氣返回氣柜。d. 逆放過程這是在均壓過程結束后，逆著吸附方向進行減壓，使被吸附的CO 減壓解吸出來的過程。逆放解吸出來的產(chǎn)品CQ進緩沖罐，采用分級逆放及調(diào)節(jié)，可保證輸出的 CQ壓力及純度穩(wěn)定。e. 真空過程這是在逆放過程結束后，逆著吸附方向?qū)ξ剿檎婵眨M一步 降低壓力，使被吸附的 CO完全解吸出來的過程。真空解吸出來氣體進 CO進緩沖罐

6、。f. 預升壓過程在真空再生過程完成后，用來自二段吸附塔的較高壓力氫氮氣及 一氧化碳對該吸附塔進行預升壓的過程，這一過程與均壓降壓過程相 對應，不僅是升壓過程，而且更是回收二段吸附塔的床層死空間氫氮 氣及一氧化碳的過程。其目的是盡可能提高氫氮氣及一氧化碳的回收 率。g. 均壓升壓過程用來自其它吸附塔的較高壓力氫氮氣及一氧化碳對該吸附塔進行 升壓的過程，這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是升壓過程，而 且更是回收其它塔的床層死空間氫氮氣及一氧化碳的過程，為保證氫 氮氣及一氧化碳的回收率，本裝置包括12次均壓升壓過程。h. 產(chǎn)品氣升壓過程在12次（含預升壓過程）均壓升壓完成后，利用二段吸附塔的高

7、壓氣對一段一均升結束后的吸附塔進行預終充，接著進行終充。為了 使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品純度在這一過程中 不發(fā)生波動，需要通過升壓調(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用中間凈化氣將吸附 塔壓力升至吸附塔的工作壓力。經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生”循環(huán)，又 為下一次吸附做好了準備。12個吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作（始終有2個吸附塔處于吸附狀態(tài)）即可實現(xiàn)CO氣體的連續(xù)分離與提純。322 PSA- H段工序流程PSAI 工序采用 12-2- （11D+P1+PP -11R/VPSA流程，由 12 臺吸 附塔、4臺均壓罐、1臺順放回收罐、3臺真空泵等設備組成，其工作 過程包括

8、吸附、均壓、順放（PP）、逆放、真空、升壓等過程，具體描述 如下：a. 吸附過程來自PSA-I工序的中間凈化氣自裝置外來，自塔底進入PSA-II工序中正處于吸附狀態(tài)的吸附塔（同時有2個吸附塔處于吸附狀態(tài)）內(nèi)。在CQ專用吸附劑的選擇吸附下，其中剩余的CQ被吸附下來，未被吸附的氫氮氣及一氧化碳等作為凈化氣從塔頂流出，合格氣體經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓后送出界區(qū)。當被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿（稱為吸附前沿）到達床層出口預留段 時，關掉該吸附塔的原料氣進料閥。b. 一次順放過程將吸附塔內(nèi)高壓氣體送至一段， 給一段一均升結束后的吸附塔進行 預終充，預終充完成后吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。c. 均壓降壓過程這是在吸附過程結

9、束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氮 氣及一氧化碳放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程 不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氮氣及一氧化碳的過程，本流程共包括11次均壓降壓過程以保證氫氮氣及一氧化碳的充分回收。d. 二次順放過程均壓結束后，將余壓氣體順著吸附方向進行順放回收，順放氣返回一段，對一段再生完成的吸附塔進行預升壓。e. 逆放過程順放結束后，逆著吸附方向?qū)⑺?nèi)余壓降至常壓。f. 真空過程這是在逆放過程結束后，逆著吸附方向?qū)ξ剿檎婵?，進一步 降低壓力，使被吸附的 CO完全解吸出來的過程。真空解吸氣放空。g. 均壓升壓過程在真空再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力

10、氫氮氣及 一氧化碳對該吸附塔進行升壓的過程，這一過程與均壓降壓過程相對 應，不僅是升壓過程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫氮氣及一 氧化碳的過程，為保證氫氮氣及一氧化碳的回收率，本裝置包括11次均壓升壓過程。h. 產(chǎn)品氣升壓過程在均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次 吸附并保證產(chǎn)品純度在這一過程中不發(fā)生波動，通過升壓調(diào)節(jié)閥緩慢 而平穩(wěn)地用凈化氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。經(jīng)這一過程后吸附塔 便完成了一個完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準 備。12個吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作（始終有2個吸附塔處于吸附狀態(tài)）即可實現(xiàn)CQ氣體的連續(xù)分離與凈化。4裝置運行情況分

11、析4.1變壓吸附脫碳和MDEA脫碳主要工藝運行參數(shù)對比項百單位MDEA脫碳變壓吸附脫碳處理氣量（Nm3）4000040000原料氣進口壓力（MPa）1.71.7原料氣中CO 2含量（）25 2725 27系統(tǒng)壓差（MPa）0.030.05凈化氣中CO 2含量（）1.10.8CO2純度（）97.898.54.2各項消耗及成本對比變壓吸附脫碳和MDEA脫碳主要消耗對比冰消耗、電耗KWh/tNH汽耗T/tNH循環(huán)水消耗T/tNH油耗k g/tNH變壓吸附脫碳6400.40.3MDEA脫碳901.020消耗差士261.01.6-0.3變壓吸附脫碳和MDEA脫碳消耗成本對比項”電成本元/tnh3汽成本元

12、/tnh3循環(huán)水消耗元/tnh3油耗元/tnh3變壓吸附脫碳17.9200.0440.48MDEA脫碳25.21080.220成本差士7.281080.176-0.484.3運行情況對比4.3.1所用吸收劑對比(1) MDEA脫碳所用吸附溶液MDEA單耗為0.29 kg / TN H 3,單價15.8元/ kg,活化劑單耗 0.058 kg / TNH 3，單價22.21 元/ kg,噸氨液成本 6.87元/ TNH 3；(2) 變壓吸附所用吸附劑單耗為0.2 kg / TNH 3,單價6元/ k g,噸氨吸附劑成本1.2元/ TNH 3，比MDEA脫碳吸收劑噸氨成本 減少5.67元。4.3.2氣體損失對比(1)變壓吸附裝置投運后，氫氮氣體損失略有增加，二分廠綜合 氨日產(chǎn)量由同期236噸降為233噸，噸氨成本增加(236-233 ) X 1732 一 233= 22.3 元；合計：7.28+108+0.176-0.48+5.67-22.3= 98.346 元/ 噸年效益增加：98.346