变压吸附工艺在甲醇装置上的应用)

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1、变压吸附工艺在甲醇装置上的应用刘卫平，任毕龙（山东红日阿康化工股份有限公司，山东临沂276021）2007-07-16变压吸附（PSA）是利用气体中不同组分在固体吸附剂上不同的吸附特性及吸附能力随吸附压力的变化而相应变化的特性，通过一定周期的压力变化过程达到气体分离或提纯的目的。随着该技术工艺指标的优化及应用范围的扩大，变压吸附技术在国内得到了越来越广泛的应用。   我公司100kt/a甲醇装置于2006年5月正式投产，目前已经运行了一年多，该装置共有三处采用了变压吸附工艺，分别用于脱碳、提氢和制氮工段，下面分别进行介绍。1 变压吸附脱碳1.1 装置概况   甲醇净化系统压力为0.8MPa

2、，变压吸附脱碳设置在变换气脱硫之后、精脱硫之前，处理气量约40000m3/h，采用双进双抽七次均压的工艺流程。该工艺配套了一个回收系统，用于均压完成后，将部分CO含量高的气体回收至系统作为成品气，然后气体进入放空工序，从而增加有效气的回收率。该回收系统采用变频调节的压缩机，从而可以根据系统运行实际情况调整回收气量，降低能耗。脱碳工段共配套10个吸附塔，每个塔吸附剂装填量33m3，4台水环式真空泵，没有备用设备，在装置出现故障时，通过自控程序调整，可以切换到8塔或6塔运行，从而保证装置运行的连续性和稳定性。1.2 装置运行情况   该装置目前已经运行了一年多，在开车初期，由于系统阻力较低，均

3、压完成后，吸附塔内压力低于0.01MPa，因此配套的回收系统没有投入运行，在装置运行半年以后，系统的均压后压力上升到0.01～0.03MPa，于是启动回收气压缩机，将部分CO含量高的气体在放空前回收，从而提高有效气收率。   2006年12月份，对变压吸附系统的工艺指标进行了一次测试，通过对装置进出口气体成份取样分析，初步估算该系统有效气（CO+H2）收率在96%左右，基本达到了设计要求。1.3 装置特点   变压吸附的一个主要特点是运行费用低，配套的主要运转设备是真空泵，因此使整个装置对公用工程要求很低，同时相应运行费用低的优势也弥补了其有效气收率低的不足，这也是当初在确定甲醇脱碳工艺时

4、，没有采用湿法脱碳而选择干法脱碳的一个主要原因。近年来，随着技术的改进，有效气收率的逐步提高，使变压吸附工艺在合成氨和甲醇装置上得以迅速推广。   由于装置自动化程度高，所选程控阀、真空泵等设备质量稳定、运行可靠，因此装置开车一年多来，现场无需设置固定人员，每个班只在中控室设置一名操作人员即可保证装置正常运转。从而降低运行费用和生产成本。   甲醇装置从开车到现在，装置生产能力已达到130kt/a，超过设计能力30％，配套的变压吸附系统在原配置不变情况下仍可稳定运行，可看出装置操作弹性较大。另外，变压吸附的处理能力是通过吸附剂来体现的，因此装置扩能简单，只需增加吸附器和真空泵即可增加装置处

5、理气量，无需对原有装置进行大的改动。   由于为干法脱碳，现场干净整洁，没有跑冒滴漏现象，同时由于设备种类少，便于维护，现场整齐。   变压吸附的另一个重要特性是不但可以脱碳，还可以脱除硫化氢和有机硫，鉴于此，部分厂家在进行甲醇方案设计时，取消了变换后脱硫工段，直接将变压吸附脱碳放在变换之后，变换后气体直接进精脱硫，经实际运行检验，变压吸附脱硫效率可达到99.9％以上，从而简化了流程，降低投资，但如果采用该工艺流程，要考虑到脱碳工段的放空气含有一定量的硫化氢气体，如果不处理，容易造成环境污染。1.4选择该工艺应注意的几个方面   （1）有效气的收率   这是变压吸附工艺最重要的指标，也是目

6、前应用厂家比较关注的一个数据。同湿法脱碳比较，变压吸附工艺的一个主要不足是有效气收率相对较低，因为湿法脱碳有效气收率可达到98％以上，而变压吸附技术一般有效气收率为96％左右，当然有些厂家提出其有效气收率可达到97％甚至98％，但由于对有效气收率的检验目前仍没有一个公认的检测、评定手段，因此实际有效气收率只能大致评定或通过其它数据对照。有效气收率的高低，和对不同的变压吸附工艺的选择是有直接关系的。一般认为，变压吸附的均压次数越高越好，但随着均压次数的增加，系统投资也不断增加，因此有一个相对经济的选择。   对于有效气收率的检测，由于对于变压吸附配套的每一个吸附塔来说，在吸附过程中要经历吸附

7、、均压降、抽真空、均压升、终充等步骤，因此，每个塔对气体的处理过程是间歇的，气体压力也是一个不断变化的过程，将多个吸附塔并联起来，才能使整个气体处理过程显得相对连续和平稳，这是造成变压吸附有效气收率难以检测的根本原因。除了系统进气是连续和稳定的，经变压吸附处理后系统的出气和放空气体，它的气量、压力、气体成份均有一定的波动性，使分析结果出现一定偏差。   （2）程控阀的选择   程控阀是变压吸附工艺中的关键控制部件，它的启