年產10萬噸乙二醇裝置富氫氣提純改造

毛金平，朱干龍，張健堂，王昌濟

（淮化集團乙二醇廠，安徽淮南 234000）

淮化集團10萬噸/年乙二醇裝置自投產運行以來，乙二醇加氫壓縮產生3 000 m3馳放氣，馳放氣含氫氣、甲烷、一氧化碳、氮氣、二氧化碳及甲醇等，目前直接排空，既造成環境污染，又造成資源浪費。經過技術論證和分析，決定對該馳放氣進行回收利用，通過新增一套氫氣變壓吸附裝置，進一步提純氫氣后送至加氫壓縮機入口處，作為乙二醇反應原料。

1 技術方案

經過對目前氫氣提純技術的進一步論證，決定采取變壓吸附（PSA）氫氣提純技術。

1.1 原料氣條件

（1）來源：加氫壓縮機出口。

（2）流量：3 000 Nm3/h。

（3）壓力：2.3～2.6 MPa（G）。

（4）溫度：30℃。

（5）原料氣組成見表1。

表1 原料氣組成

1.2 改造工藝示意圖

來自加氫壓縮機出口處富含氫氣的馳放氣經過PSA變壓吸附提純后，返回至加氫壓縮機入口處，作為乙二醇反應原料參與反應。

圖1 改造工藝流程示意圖

1.3 流程描述

變壓吸附系統由1臺冷卻器、1臺氣液分離器、6臺吸附塔、1臺順放氣罐、1臺解析氣混合罐組成。

本裝置變壓吸附（PSA）工序采用6-1-3PSA工藝，即裝置由6個吸附塔組成，其中一個吸附塔始終處于進料吸附狀態，一個吸附塔處于沖洗再生狀態；其工藝過程由吸附、三次均壓降壓、順放、逆放、沖洗、三次均壓升壓和產品最終升壓等步驟組成。

1.4 產品氣設計指標

產品（氫）氣組成見表2。

表2 產品（氫）氣組成

產品（氫）氣壓力：2.55 MPa（G）

PSA氫氣回收率：≥85%

解析氣壓力：0.02 MPa（G）

2 主要設備

（1）冷卻器：規格尺寸30 m2，材質Q345R。

（2）氣液分離器：規格尺寸Ф500，H=2 000，材質Q345R。

（3）PSA吸附器：規格尺寸Ф800，材質Q345R，數量6臺。

（4）順放氣罐：規格尺寸Ф1 000，材質Q345R。

（5）解析氣緩沖罐：規格尺寸Ф1 400，材質Q345R。

本套PSA吸附裝置合計投資300萬元。

3 吸附劑選擇

經過技術交流及工業實際應用分析比較，選擇四川省某吸附劑公司，其規格見表3。

表3 吸附劑選擇

4 控制系統

根據變壓吸附的工藝特點，本裝置控制系統設計和軟件將在滿足要求的前提下，既考慮技術的先進性、操作簡便和直觀，又兼顧到運行可靠穩定。

（1）順序控制

本裝置全部按照工藝給定條件進行順序控制和模擬調節，使裝置正常工作。順序控制和模擬有機結合，并且對于多種切塔和恢復，能實現多種不同的控制程序。所有的程控開關閥均帶檢測、顯示和報警功能。

（2）程序控制調節

這是由開關信號和模擬信號組合運行的復雜控制，分三個步驟：首先是順序開關信號啟動，然后進入自適應隨動控制，最后由順序開關信號關斷或開啟。

該功能用于保證各關鍵壓力變換能和理想曲線基本完全吻合，從而保證了變壓吸附工況的穩定和優化。

（3）參數優化控制

依據原料氣量的變化和產品純度自動地計算出最佳吸附循環時間，優化裝置運行狀況，使裝置在保證產品質量的前提下，還可以自動地獲得最高回收率、最佳的經濟運行效益。

（4）連鎖控制

包括工藝參數聯動調節、工藝參數安全聯鎖、產品質量聯鎖控制等。

5 經濟效益測算

原系統弛放氫氣2 424 Nm3/h，經PSA吸附提純后多回收氫氣2 000 Nm3/h，弛放氫氣424 Nm3/h。按照乙二醇設計有效工藝氣單耗，則每小時多生產乙二醇0.75噸，每年生產乙二醇（按7 200小時計算）5 400噸，按照目前乙二醇含稅價7 500元/噸計算，營業收入合計4 050萬元，經濟效益非常可觀?！?/p>