变压吸附回收脱碳闪蒸气运行总结

吕世杰

（阳煤集团烟台巨力化肥有限公司 山东烟台 265200）

一、企业情况

阳煤集团烟台巨力化肥有限公司具备年产15 万吨合成氨、20 万吨尿素的生产能力，共有两套脱碳装置，生产工艺为酸丙烯酯法脱除变换气体中的CO2。两套脱碳装置在正常生产过程中产生的闪蒸气体量为210Nm3/tNH3。脱碳闪蒸汽的主要气体成份及含量为： 氢气与氮气约30%左右，二氧化碳约65%—70%左右，及少量的一氧化碳等，如果不采取有效的回收手段而直接排放，会造成有效气体的浪费。没有建设脱碳闪蒸汽变压吸附装置前，我们公司对脱碳闪蒸气回收方法为，将闪蒸气送往碳铵工序，用氨水吸收闪蒸气体中的CO2 制造农用氮肥-碳酸氢铵，产生的尾气送往氢氮气压缩机一段入口。采用以上工艺路线虽能有效回收脱碳闪蒸汽中N2、H2 等有效气体，但也存在以下缺点：

1.由于脱碳闪蒸汽气输出压力低造成生产碳酸氢铵产量低，碳酸氢氨生产制造成本高，盈利水平不高；

2.由于脱碳闪蒸气体容易腐蚀碳化装置水箱等设备，造成碳铵装置的维修费用高；

3.浪费人力资源。

4.碳铵装置外排废水的氨氨指标达不到环保要求，易造成环境污染。

由于存在以上原因，我公司的碳铵装置运行很不正常，运行过程设备故障率较高，最后造成脱碳闪蒸气停止回收，只能采用就地放空处理。2007 年，通过多次外出到行业内兄弟厂家考察并分析比较，我们一致认为变压吸附回收技术比通过制造碳铵回收脱碳闪蒸气技术先进，有以下明显优点：

1.脱碳闪蒸气变压吸附装置生产过程中自动化程程度高，操作调节简单，运行安全稳定，能够减少人工数量，大幅度降低电耗，因此变压吸附技术的运行费用较低；

2.变压吸附装置吸附剂使用寿命可长达10 年以上，因此装置运行周期长，检维修频次低；

3.该技术生产过程中基本无“三废”产生，无环保压力；

4.变压吸附装置生产中不消耗蒸汽，因此不需要再增加其它公用工程。2007 年6 月，我公司决定采用四川达科特化工科技有限公司变压吸附回收脱碳闪蒸气有效气体技术建设脱碳闪蒸气变压吸附装置。

二、工艺流程

1、工艺流程简述

脱碳闪蒸气体（压力≤0.4Mpa，温度＜40℃）先去脱碳装置的水洗塔和分离器，洗涤气体中含有的少量碳酸丙烯酯蒸汽并分离除去水分。然后进入变压吸附装置中处于吸附步骤的两个吸收塔组中，自下而上通过床层，出塔产品气（含65%左右的氢氮气）送往氮氢气压缩机一段入口。吸附塔饱和时，关闭吸附塔闪蒸气进气阀和产品气出口阀，使其停止吸附。之后通过一次均压步骤回收床层空间的产品气体。再从吸附塔上端将有效气体排入中间罐回收，当塔内压力与中间罐压力基本相等时，停止回收。然后逆着吸附方向降压，易吸附组分被排放出来，使吸附剂得到再生。最后抽真空进一步解吸吸附剂上残留的吸附杂质，吸附剂得到完全再生。利用中间罐内的顺放气均压气和出口气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便进入下一个吸附循环过程。逆放气排入大气，抽真空解吸气最后送入生产液体二氧化碳系统。

脱盐水经脱碳装置水洗泵加压后，送往水洗塔进行吸收脱碳闪蒸气体中的碳酸丙烯酯蒸汽，吸收液进行循环吸收。吸收液经循环达到一定的浓度再送往脱碳工序，补入脱碳碳酸丙烯酯稀液。

2. 工艺指标

（1）压力

闪蒸气进口压力：≤0.4 MPa

产品气出口压力：0.35 ～0.4MPa

油压：3.5 ～4.2MPa

真空度：0.06 ～0.08MPa

脱盐水压力：≥0.5MPa

循环水压力：≥0.3MPa

吸附压力：≤0.4MPa

一均降压力：0.4 ～0.2MPa

顺放压力：0.2 ～0.11MPa

逆放压力：0.11 ～常压

抽真空：常压～-0.08MPa

充升压力：-0.08MPa ～0.11MPa

一均升压力：0.11 ～0.2MPa

再加压压力：0.2 ～0.4MPa

（2）温度

闪蒸气进口温度：≤45℃

真空泵出口水分离器排水温度：40 ～60℃

（3）流量

闪蒸气流量：≤4000m3/h

产品气流量：≥900m3/h

（4）成分

产品气中H2含量：60%～66%

产品气中CO2含量：5%～8%

产品气中O2：≤0.2

三、试车投产情况

2008 年初，公司与四川达科特化工科技有限公司签订项目建设合同，图纸设计、吸附剂、程控阀门及油站全部由该公司负责提供，主要设备如吸附塔由达科特提供设计图纸，我公司负责招标制作。由于工程安装较为简单，项目安装最后由我公司负责完成。脱碳变压吸附装置于2008 年5 月开始建设，7 月底安装结束转入装置试运行，8 月16 日正式投运。该装置投运后处理闪蒸气体量约为3000Nm3/h，回收产品气体量约为1200Nm3/h，回收H2 流量为750Nm3/h。产品气体成份：H2%为63%左右，CO2%为8%左右。

四、效益分析

1. 项目总投资

该项目总投资为200 万元。其中：技术专利费、吸附剂、程控阀及控制系统等费合计83 万元，主要设备制作费用57 万元；工程安装过程中的材料费用为50 万元；土建施工费用10 万元。

2. 效益核算

（1）节能效益

核算回收有效气体仅考虑回收氢气，以节约造气耗煤为计算方法，计算过程中按吨氨消耗H2为2100m3（标态）计，吨氨耗造气用煤1.20t，入炉煤价格900 元/t，年生产天数以330 天计，则回收氢气每小时可多产氨：750/2100=0.357(t)

年节煤效益达：0.357×24×330×1.20×900 ≈305（万元）

（2）运行费用

项目总投资200万元，折旧按10年计，每年为20万元；维修费按1000 元/月计，每年为1.2 万元；

该装置每小时总电耗约120kwh，以0.32 元/kwh 计，则年耗电费用约30 万元。

该装置每年运行费用为：20 ＋1.2 ＋30=51.2 万元

年净效益为：305-51.2=253.8 万元

（3）投资回收期

200/253.8=0.8 年

因此节能效益显著，8 个月即可收回全部投资。

五、结束语

目前该装置运行稳定，基本没有维修工作量，因此该系统没有设立专门的操作人员和维修人员。装置运行过程中采用DCS 自动控制，操作简单。2012 年公司合成氨能力扩建已完成后，该装置已达到回收4000m3/h（标态）脱碳闪蒸气的能力。抽真空解吸气其主要成分为CO2，现已送往公司液体 CO2装置生产液体CO2，日产量可达40 吨。这样既增加了公司的产品品种，又减小废气排放，达到了节能减排综合利用的目的。