提高变压吸附脱碳装置运行效率总结

徐 贺

(浙江晋巨化工有限公司，浙江衢州 324004)

浙江晋巨化工有限公司(以下简称晋巨化工)低压甲醇装置变压吸附脱碳工艺采用18台吸附塔9次均压双抽真空流程。将来自变换工序的变换气经过吸附塔的物理吸附，净化脱除二氧化碳气体，净化后的气体经往复式压缩机四段、五段提压后送至甲醇合成塔，用以生产甲醇；吸附塔饱和后，利用物理吸附的可逆性，通过9次均压降，将吸附质二氧化碳气体解析出，吸附剂得到初步再生。为使吸附剂得到完全再生，采用抽真空方式进一步解析，真空解析产生的富碳气送至造气车间吹风气装置燃烧。对富碳气中气体成分进行分析，发现富碳气中的二氧化碳体积分数约为82%，二氧化碳含量未达到理想效果，变压吸附装置存在脱碳效率低、有效气损失等问题[1-4]。

为进一步提高变压吸附装置的脱碳效率，提高富碳气中的二氧化碳含量，晋巨化工决定对变压吸附装置进行技术攻关，进一步提升水环式真空泵的真空度，增加吸附质解析量。该攻关工作于2016年9月完成并投用，经过6个月的运行发现，富碳气中的二氧化碳含量得到充分提高，吸附塔再生效率大幅度提升，变压吸附装置的脱碳效率得到进一步提高，节能效果明显。

1 改造前工艺状况

1.1 工艺流程

晋巨化工变压吸附脱碳装置采用18台吸附塔、9次均压抽真空流程，将来自变换工序的变换气经吸附塔的物理吸附，分离脱除二氧化碳气体后，净化气经往复式压缩机四段、五段提压后送至甲醇合成塔，用以生产甲醇[5-6]。

随着变换气不断流入吸附塔，吸附剂中二氧化碳的含量不断提高，最终达到饱和状态，吸附过程停止，利用物理吸附的可逆性，通过9次均压降，将吸附质二氧化碳气体减压脱附，吸附剂得到初步再生。为使吸附剂得到完全再生，利用水环式真空泵，采用双台真空泵抽真空方式进一步解析吸附质，得到的富碳气送至造气车间吹风气装置燃烧。

变压吸附脱碳装置工艺流程如图1所示。

图1 变压吸附脱碳装置工艺流程

1.2 存在的问题

随着变压吸附装置的运行，水环式真空泵抽真空能力下降，造成吸附塔再生效果下降，致使吸附质二氧化碳未充分解析出，经分析发现富碳气中二氧化碳体积分数仅为82%，造成单台吸附塔的有效吸附负荷减小，变压吸附装置脱碳效率降低[7-8]。

2 改进措施

(1) 对水环式真空泵进行维修，更换水环式真空泵进口过滤器，降低水环式真空泵进口阻力，更换水环式真空泵进口、出口水箱及出口水箱内部分离器，对泵体内部进行维修检查，提高出口水箱气、水分离效果，减少泵体内部积水损失，增加泵体内部水环密封效果，增强水环式真空泵抽真空能力，提高泵的效率。

(2) 水环式真空泵补水槽采用新鲜水进行补充，以降低水环式真空泵内部水环水温度，同时增加水环式真空泵循环水外送量，减少泵体内循环水的循环次数，进一步提高水环式真空泵抽真空能力。

(3) 提高水环式真空泵抽真空能力，提高吸附塔再生效果，进一步提升吸附塔吸附容量，增加变压吸附系统每经历一个工作循环的时间，减少了单位时间内吸附塔再生次数，并减少有效气损耗，提高富碳气中的二氧化碳含量。

3 技术特点

(1) 由于吸附剂得到充分再生，再生后塔内吸附质的残余量越小，单塔的有效吸附负荷就越大。因此在吸附塔进入到下一个工作循环时，该塔内吸附剂的吸附效率及吸附容量增加，使得净化气中二氧化碳体积分数由原来的3.5%降至3.2%。

(2) 因吸附塔的有效吸附负荷得到提升，提高其吸附效率，增加了变压吸附系统每经历一个工作循环的时间，减少了吸附塔再生次数和有效气损耗。

(3) 该技术实施后，增加了二氧化碳解析量，吸附塔内死空间及吸附剂吸附的有效气含量减少，使吸附剂再生过程中有效气损耗减少。

4 改造效果

改造前、后工艺参数对比见表1。

表1 改造前、后工艺参数对比

项目实施后，水环式真空泵效率提高，真空度由-0.058 MPa提升至-0.068 MPa。抽真空能力得到提升，吸附剂得到充分再生，吸附塔内死空间及吸附剂吸附的有效气含量减少，进一步提高了吸附塔的有效负荷，使得富碳气中CO2体积分数由82.0%提升至86.0%，净化气中CO2体积分数由原来的3.5%降至3.2%。

5 结语

通过技术攻关，变压吸附装置的脱碳效率进一步提高，富碳气中二氧化碳含量进一步提升，吸附塔的再生显著增加。目前该工艺已实现长周期平稳运行，取得了较好的经济效益，同时减少了污水对周围环境及管道的污染，达到了节能降耗、清洁生产的目的。

参考文献

[1] 刘文军.变压吸附脱碳装置运行总结[J].小氮肥,2009,37(2):10- 13.

[2] 魏君婷,梁开太,梁志勇.变压吸附脱碳工艺运行小结[J].河南化工,2005,22(9):30- 31.

[3] 张顺平,杨明.PSA脱碳装置优化工艺运行总结[J].小氮肥,2010,38(8):7- 8.

[4] 卢锦永,黄恒美,吴勇军.210000m3/h变换气变压吸附脱碳装置运行总结[J].中氮肥,2013(3):27- 28.

[5] 李刚,母荣新,范培水.优化变压吸附脱碳工艺减少有效气体损耗[J].小氮肥,2005(6):8- 10.

[6] 葛慧玲，赵贵成.变压吸附脱碳装置在我厂的应用[J].河南化工,2004(1):31- 33.

[7] 肖聪，向红星，杨晓勤，等.变压吸附脱碳装置二段逆放气回收方式的优化[J].化肥工业,2016(1):27- 28.

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