提高變壓吸附脫碳裝置運(yùn)行效率總結(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18臺(tái)吸附塔9次均壓雙抽真空流程。將來(lái)自變換工序的變換氣經(jīng)過(guò)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)四段、五段提壓后送至甲醇合成塔，用以生產(chǎn)甲醇；吸附塔飽和后，利用物理吸附的可逆性，通過(guò)9次均壓降，將吸附質(zhì)二氧化碳?xì)怏w解析出，吸附劑得到初步再生。為使吸附劑得到完全再生，采用抽真空方式進(jìn)一步解析，真空解析產(chǎn)生的富碳?xì)馑椭猎鞖廛囬g吹風(fēng)氣裝置燃燒。對(duì)富碳?xì)庵袣怏w成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)富碳?xì)庵械亩趸俭w積分?jǐn)?shù)約為82%，二氧化碳含量未達(dá)到理想效果，變壓吸附裝置存在脫碳效率低、有效氣損失等問(wèn)題[1-4]。

為進(jìn)一步提高變壓吸附裝置的脫碳效率，提高富碳?xì)庵械亩趸己浚瑫x巨化工決定對(duì)變壓吸附裝置進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步提升水環(huán)式真空泵的真空度，增加吸附質(zhì)解析量。該攻關(guān)工作于2016年9月完成并投用，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，富碳?xì)庵械亩趸己康玫匠浞痔岣撸剿偕蚀蠓忍嵘儔何窖b置的脫碳效率得到進(jìn)一步提高，節(jié)能效果明顯。

1 改造前工藝狀況

1.1 工藝流程

晉巨化工變壓吸附脫碳裝置采用18臺(tái)吸附塔、9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，分離脫除二氧化碳?xì)怏w后，凈化氣經(jīng)往復(fù)式壓縮機(jī)四段、五段提壓后送至甲醇合成塔，用以生產(chǎn)甲醇[5-6]。

隨著變換氣不斷流入吸附塔，吸附劑中二氧化碳的含量不斷提高，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)9次均壓降，將吸附質(zhì)二氧化碳?xì)怏w減壓脫附，吸附劑得到初步再生。為使吸附劑得到完全再生，利用水環(huán)式真空泵，采用雙臺(tái)真空泵抽真空方式進(jìn)一步解析吸附質(zhì)，得到的富碳?xì)馑椭猎鞖廛囬g吹風(fēng)氣裝置燃燒。

變壓吸附脫碳裝置工藝流程如圖1所示。

圖1 變壓吸附脫碳裝置工藝流程

1.2 存在的問(wèn)題

隨著變壓吸附裝置的運(yùn)行，水環(huán)式真空泵抽真空能力下降，造成吸附塔再生效果下降，致使吸附質(zhì)二氧化碳未充分解析出，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)富碳?xì)庵卸趸俭w積分?jǐn)?shù)僅為82%，造成單臺(tái)吸附塔的有效吸附負(fù)荷減小，變壓吸附裝置脫碳效率降低[7-8]。

2 改進(jìn)措施

(1) 對(duì)水環(huán)式真空泵進(jìn)行維修，更換水環(huán)式真空泵進(jìn)口過(guò)濾器，降低水環(huán)式真空泵進(jìn)口阻力，更換水環(huán)式真空泵進(jìn)口、出口水箱及出口水箱內(nèi)部分離器，對(duì)泵體內(nèi)部進(jìn)行維修檢查，提高出口水箱氣、水分離效果，減少泵體內(nèi)部積水損失，增加泵體內(nèi)部水環(huán)密封效果，增強(qiáng)水環(huán)式真空泵抽真空能力，提高泵的效率。

(2) 水環(huán)式真空泵補(bǔ)水槽采用新鮮水進(jìn)行補(bǔ)充，以降低水環(huán)式真空泵內(nèi)部水環(huán)水溫度，同時(shí)增加水環(huán)式真空泵循環(huán)水外送量，減少泵體內(nèi)循環(huán)水的循環(huán)次數(shù)，進(jìn)一步提高水環(huán)式真空泵抽真空能力。

(3) 提高水環(huán)式真空泵抽真空能力，提高吸附塔再生效果，進(jìn)一步提升吸附塔吸附容量，增加變壓吸附系統(tǒng)每經(jīng)歷一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，減少了單位時(shí)間內(nèi)吸附塔再生次數(shù)，并減少有效氣損耗，提高富碳?xì)庵械亩趸己俊?/p>

3 技術(shù)特點(diǎn)

(1) 由于吸附劑得到充分再生，再生后塔內(nèi)吸附質(zhì)的殘余量越小，單塔的有效吸附負(fù)荷就越大。因此在吸附塔進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，該塔內(nèi)吸附劑的吸附效率及吸附容量增加，使得凈化氣中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)由原來(lái)的3.5%降至3.2%。

(2) 因吸附塔的有效吸附負(fù)荷得到提升，提高其吸附效率，增加了變壓吸附系統(tǒng)每經(jīng)歷一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間，減少了吸附塔再生次數(shù)和有效氣損耗。

(3) 該技術(shù)實(shí)施后，增加了二氧化碳解析量，吸附塔內(nèi)死空間及吸附劑吸附的有效氣含量減少，使吸附劑再生過(guò)程中有效氣損耗減少。

4 改造效果

改造前、后工藝參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 改造前、后工藝參數(shù)對(duì)比

項(xiàng)目實(shí)施后，水環(huán)式真空泵效率提高，真空度由-0.058 MPa提升至-0.068 MPa。抽真空能力得到提升，吸附劑得到充分再生，吸附塔內(nèi)死空間及吸附劑吸附的有效氣含量減少，進(jìn)一步提高了吸附塔的有效負(fù)荷，使得富碳?xì)庵蠧O2體積分?jǐn)?shù)由82.0%提升至86.0%，凈化氣中CO2體積分?jǐn)?shù)由原來(lái)的3.5%降至3.2%。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，變壓吸附裝置的脫碳效率進(jìn)一步提高，富碳?xì)庵卸趸己窟M(jìn)一步提升，吸附塔的再生顯著增加。目前該工藝已實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少了污水對(duì)周圍環(huán)境及管道的污染，達(dá)到了節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的目的。

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