变压吸附有效气体回收综合利用

李 云，赵金涛

(安阳化学工业集团有限责任公司，河南安阳 455133)

安阳化学工业集团有限责任公司年产200 kt乙二醇项目，配套工程采用变压吸附(简称PSA)从水煤气中提取98.0%(体积分数，下同)以上的CO和99.9%以上的 H2供乙二醇合成用气。该装置共分为4个工序：PSA吸附CO2工序(PSA-CO2)、精脱硫工序、PSA制CO工序(PSA-CO，2套)、PSA制H2工序(PSA-H2)。在正常生产情况下，PSA-CO2和PSA-CO的顺放气回收至乙二醇原料气柜，PSA-CO2解吸气去乙二醇配套工程三废锅炉，燃烧副产蒸汽；PSA-H2的逆放气和解吸气送至合成氨气柜，供生产合成氨用[1-4]。目前，整套装置气体完全回收，气体得到有效再利用。

1 工艺流程

由脱硫变换工序送过来的净化气含有CO、H2、CO2、CH4、N2及Ar，在通过PSA-CO2时，气体中CO2、H2O及CH4等被吸附在吸附剂上，从吸附塔顶部流出的半成品气经精脱硫后，总硫体积分数≤0.1×10-6，再进入PSA-CO工序，CO气体被PU-1型吸附剂选择性吸附，通过逆放和抽真空得到纯度≥98.5%(体积分数，下同)的CO，CO经压缩机增压后送往乙二醇主装置。PSA-CO吸附尾气进入PSA-H2工序，N2等杂质气体被吸附剂选择性吸附，产品H2即吸附尾气从塔顶流出，其纯度≥99.9%(体积分数)，经H2压缩机增压后送往乙二醇主装置[5-6]。

图1 变压吸附工艺流程示意

2 PSA-CO2和PSA-CO顺放气的回收

该装置PSA-CO2和 PSA-CO顺放气回收至乙二醇原料气柜，回收有效气体H2和CO。当系统水煤气流量为81 000 m3/h(标态)时，PSA-CO2和PSA-CO工序顺放气成分见表1。

表1 PSA-CO2和 PSA-CO工序顺放气成分

由表1可以知道：当系统水煤气流量为81 000 m3/h(标态)时，PSA-CO2顺放气中H2流量为 1 315 m3/h(标态)、CO流量为847 m3/h(标态)；PSA-CO顺放气中H2流量为3 646 m3/h(标态)、CO流量为1 077 m3/h(标态)。按正常情况下水煤气结算价格为0.43元/(m3，标态)、H2和CO结算价格为0.68元/(m3，标态)计，由此可知顺放气的回收大大降低了乙二醇原料气的生产成本。

3 PSA-CO2解吸气和PSA-H2解吸气去一段冲洗气的回收

该装置逆放气和解析气的回收利用主要是PSA-CO2解吸气去乙二醇配套工程三废锅炉，燃烧副产蒸汽。PSA-CO2在脱除CO2后，通过真空泵将吸附在吸附剂上的CO2抽出，吸附剂得到再生，这部分解吸的气体最终送至三废锅炉。而图1中③处气体还包含了图中⑩所示的PSA-H2解吸气去一段冲洗气。当系统水煤气流量在81 000 m3/h(标态)时，PSA-CO2解吸气流量为15 192 m3/h(标态)，PSA-H2解吸气去一段冲洗气流量为1 691 m3/h(标态)。两种气体组分的工艺参数见表2。

表2 PSA- CO2解吸气和PSA-H2解吸气去一段冲洗气组分的工艺参数

PSA-CO2解吸气低位热值Q1为：

Q1=0.01(17.50×10 794+3.24×35 906+10.97×12 644)

=4 439 kJ/m3(标态)

PSA-CO2解吸气燃烧放出热量Q2为：

Q2=0.01(17.50×10 794×2 658+3.24×35 906×492+10.97×12 644×1 666)

=67 421 108 kJ/h

PSA-H2解吸气低位热值Q3为：

Q3=0.01(55.79×10 794+20.99×35 906+13.99×12 644)

=15 328 kJ/m3(标态)

PSA-H2解吸气去一段冲洗气燃烧放出热量Q4为：

Q4=0.01(55.79×10 794×943+20.99×

35 906×355+13.99×12 644×236)

=25 909 356 kJ/h

经计算，这两种气体在三废锅炉燃烧可副产3.82 MPa蒸汽16.87 t/h，按年生产天数300 d、蒸汽64元/t计，则年可创造效益777.37万元。

4 PSA-H2解吸气和逆放气的回收

PSA-H2逆放气和解吸气送至合成氨气柜回收H2、CO、N2三种气体，PSA-H2解吸气、逆放气组分的工艺参数见表3。

表3 PSA-H2解吸气、逆放气组分的工艺参数

由表3可以知道：当系统水煤气流量在81 000 m3/h(标态)时，PSA-H2逆放气流量为2 536 m3/h(标态)、解吸气流量为7 672 m3/h(标态)；合成氨系统接收两种气体后，吨氨节约2.5 MPa 蒸汽111.36 kg，按蒸汽价格为64元/t，则吨氨节约生产成本7.127元。

5 结语

将该套乙二醇系统PSA提CO和H2装置日常生产中的顺放气、逆放气和解吸气进行了全部回收，既得到了明显的经济效益，也改善了目前严峻的环境形势，为增产降耗创造了条件，也为企业创造了经济效益。

参考文献

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