脱碳工段节能减排改造

刘飞

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

脱碳工段节能减排改造

刘飞

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

河南心连心化肥有限公司“18·30”项目采用固定层间歇式造气技术，并采用了全低变、变压吸附(简称PSA)脱碳、醇烃化、水溶液全循环工艺，热电采用背压式汽轮机组，满足发电的同时乏汽可用于造气、精醇等系统使用。

在净化工序中，PSA脱碳的任务是用固体吸附剂吸收变脱气中的CO2，完成变换气的净化，φ(CO2)≤1.5%净化气送往高压机;吸附后固体吸附剂解吸，制备高浓度的CO2气体(体积分数＞97.5%)送至尿素工段。为了节能降耗，在PSA脱碳系统中产生的废气被送往吹风气燃烧系统。

1 工艺流程

采用多床变压吸附工艺能保证在任何时间都有相同数量的吸附塔处于吸附状态，使产品能连续稳定输出，保证适当的均压次数使产品有较高的回收率。两段式PSA脱碳工艺流程见图1。

图1 两段式PSA脱碳工艺流程

压力2.0～2.2 MPa、温度≤35℃的变换气进入PSA系统时，先进入水分离器除去游离水后再送入PSA一段系统。PSA一段系统由18台吸附塔组成，在任一时刻总有4台吸附塔处于吸附步骤，一段系统采用18-4-8/V3工艺，在一段吸附塔出口端获得半成品气。每台吸附塔在不同时间依次经历吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、八均降、顺放、逆放、抽真空、预升压、八均升、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、预终充以及最终升压等步骤。吸附塔所有的均降都用于其他吸附塔的均升来充分回收再生吸附器中的H2，N2及CO等有效气体。逆放步骤排出吸附塔中吸附的CO2，剩余的CO2通过抽真空步骤进一步解吸并作为产品CO2气输出。

半成品气经缓冲后以稳定的流量在压力2.0～2.2 MPa下直接进入PSA二段系统。PSA二段系统采用18-4-9DP/V3工艺。在二段系统中任一时刻总是有4台吸附塔处于吸附步骤，由入口端通入半成品气，在出口端获得φ(CO2)≤1.5%的净化气。每台吸附塔在不同时间依次经历吸附、顺放、一均降、二均降、三均降、四均降直至九均降、逆放一、逆放二、抽真空、九均升、八均升至一均升和最终升压，所有的均降都用于其他吸附器的压力均升，以充分回收再生吸附器中的H2，N2及CO等有效气体;顺放气进入升压气缓冲罐作为一段预终充用，逆放气进入混合气缓冲罐缓冲作用为一段预升压用，剩余的CO2通过抽真空步骤进一步解吸，作为解吸气输出。

2 存在的问题

在两段式PSA脱碳系统中，一段吸附塔在经吸附和压力均降后压力达到110 kPa开始顺放，在降低压力的同时放出塔内不合格气体，顺放后压力达到90 kPa，放出的气体中φ(CO2)为85%～90%，这部分气体被送至CO2气体公司回收，用于生产液体CO2。顺放后通过塔底阀门进行逆放，顺放和逆放的目的都是解吸吸附塔中吸附的CO2;逆放分为3步进行:逆放一用来排出塔底死空间不合格气体(逆放一排出气体成分及含量见表1)，通过放空排出不合格气体，以降低塔内压力、提纯CO2气体纯度，保证尿素正常生产。此部分不合格气体一直采取放空处理，逆放二和逆放三作为CO2产品被尿素利用。

表1 逆放一排出气体成分及含量

由表1可知，逆放一排出的气体CO2纯度较高，φ(CO2)为85%～90%，且气体流量较大。但由于尿素要求的φ(CO2)≥97.5%，故逆放一气体不能供给尿素生产使用;采取直接放空至大气中，不但会带来环保影响，更会造成大量CO2资源浪费。

3 改进措施

为了减少CO2气体排放和回收有效资源，利用现有顺放气去CO2气体公司的管线，经改造，在逆放一管线与顺放气去CO2气体公司管线之间新增1条管线，将逆放一与CO2气体公司管线打通(图2)，通过微机时序控制现场程控阀开关，将逆放一气体和顺放气分别送往CO2气体公司，加工成液体CO2。

图2 改造后逆放一气体流程

改造前，逆放一管道出气直接放空至大气中。改造后，在逆放一管线与一段顺放气去CO2气体公司管线之间增加1条管线，将逆放一与CO2气体公司的管线打通，逆放一排出的含CO2气体可送至CO2气体公司进行回收。

4 结语

改造后，逆放一放空气中的CO2回收量为1 713.6～1 814.4 m3/h，减少了废气排放，给CO2气体公司提供了更多原料，经济效益显著，并达到了绿色环保生产的要求。

2015-02-05)